WO2009065543A1 - Flexible circuit substrate for electric circuits and method for the production thereof - Google Patents

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WO2009065543A1
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film layer
metallic
flexible circuit
circuit substrate
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Heinz Kueck
Horst Richter
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Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.
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Definitions

  • the present invention relates to a flexible circuit substrate for electrical circuits, as used, for example, in the control consoles of automobiles, for the signal feeds in the printhead of an inkjet printer or a steering wheel. Furthermore, the invention relates to a method for manufacturing a flexible circuit substrate for electrical circuits, wherein the flexible circuit substrate may comprise electrical circuit elements or connect electrical components with each other.
  • Printed circuits based on flexible plastic circuit carriers are used to electrically connect spatially separated electronic assemblies with each other.
  • circuits with and without permanent dynamic load There are essentially two types of flexible circuits: circuits with and without permanent dynamic load. Circuits without dynamic stress are installed once at the destination, for example in the control panel of an automobile and remain there without change in shape for a long period of time. Dynamic stress circuits are subject to a continuous change in shape during operation of a device. An example of this is flexible circuit carriers for the signal feed in the printhead of an inkjet printer or the steering wheel.
  • interconnect structures Today, flexible circuits are mostly produced on the basis of polyimide films, since these are very good thermal conductors. see and have dielectric properties.
  • the production of interconnect structures is usually carried out via a metallic starting layer, which by vacuum metallization, lithographic and wet chemical processes, such. B. chemical and / or galvanic metallization and etching techniques is applied.
  • the finished electrical circuit is then generally provided with a Abdecklack, which spares only the contact points to the interconnect structures.
  • the circuits thus produced usually consist of a polyimide layer, that is to say a dielectric, as well as a metallization plane or, in the case of a double-sided flexible circuit, a metallization plane on a front and rear side with plated through holes.
  • Polyimide-based flexible circuits can be made in almost any shape and size, and provided with very fine tracks as needed.
  • polyimide-based flexible circuits have the disadvantage that their production is relatively complicated and therefore expensive. Due to the required manufacturing facilities and the corresponding knowledge of process engineering, their production is practically possible only in appropriately equipped factories for printed circuit board production.
  • hot stamping An inexpensive and fast method for producing the printed circuit traces is hot stamping. This technique is also used, for example, for producing molded interconnect devices (MID).
  • MID molded interconnect devices
  • Hot stamping a special, often copper-based film is pressed onto a thermoplastic material under pressure and heat via a heated embossing tool on which the circuit layout is located.
  • the copper foil is punched out during the embossing process and connects with its roughened rear side with the melting plastic.
  • the conductor layout is transferred directly from the die to a thermoplastic circuit substrate, with high adhesions of the conductors are achieved on the plastic substrate.
  • Hot stamping is thus a very fast and inexpensive process for the production of printed conductors and metal surfaces on a wide range of thermoplastics without the immediate use of chemical or galvanic processes in their own production.
  • the thermoplastics are plastics that can easily be deformed within a certain temperature range.
  • This process is reversible, ie it can after cooling and reheating to the molten Condition can be repeated as often as long as not using thermal decomposition of the material by overheating.
  • a major advantage of the hot stamping technique is the fact that the copper foils are commercially available and can be processed with this method a variety of filled and unfilled thermoplastics. However, their application has so far been limited to rigid circuit carriers.
  • the present invention provides a flexible circuit substrate for electrical circuits based on a flexible multilayer film having at least two different plastic film layers, wherein the melting temperature of the first plastic film layer is higher than the melting temperature of the second plastic film layer.
  • the flexible circuit substrate further comprises a metallic layer which is embedded in the second plastic film. layer is arranged, wherein a surface of the metallic layer is in communication with the second plastic film layer.
  • the present invention further provides a method of manufacturing a flexible circuit substrate for electric circuits, comprising a step of embossing a portion of a metallic embossing film in a second plastic film layer of a flexible multilayer film having two different plastic film layers, wherein the melting temperature of the second plastic film layer is lower than that Melting temperature of the first plastic film layer.
  • the embossing is done by applying force and heat to the portion such that a surface of the metallic layer is in communication with the second plastic film layer.
  • Exemplary embodiments of the present invention offer, inter alia, the advantage that a cost-effective and easily produced flexible circuit carrier with a printed electrical circuit is represented or a method for producing the same.
  • a multilayer plastic film as it is available on the market can be used.
  • the multilayer plastic film consists of at least two layers, a temperature-resistant layer with a higher melting temperature, which simultaneously serves as a carrier film, and a second, frequently amorphous layer, which has a lower melting temperature.
  • z By a suitable selection of the plastic multilayer film and the metallic stamping foil, z.
  • the second, melting at a lower temperature layer practically acts as a thermoplastic adhesive, while the melting at a higher temperature layer the flexible substrate, the required mechanical strength and significantly determines the thermal mechanical properties.
  • FIG. 1 shows the schematic cross section of a flexible circuit substrate for electrical circuits according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 shows another embodiment of a flexible circuit substrate for electrical circuits according to the present invention with two metallic layers with roughened underside;
  • Fig. 3 is a schematic side view of a flexible circuit substrate for electrical circuits, wherein the metallic layers or interconnects are embedded in a flexible composite of three plastic film layers;
  • the flexible circuit substrate for electrical circuits is constructed of four plastic film layers and has two metal layers;
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the present invention, wherein the two metal layers of the embodiment in Figure 4 are electrically connected via contact holes, which have a conductive material.
  • FIG. 6 shows a flexible circuit substrate for electrical circuits, which has five plastic film layers in which two metallic layers _
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment according to the present invention, in which two metal layers or conductor track structures of a four-layer plastic film according to a further exemplary embodiment of the present invention are electrically conductively connected via metallic pins or rivets;
  • FIG. 8a, b schematically show the steps for manufacturing the flexible circuit substrate of FIG. 1 according to an exemplary embodiment of the method for manufacturing a flexible circuit substrate for electrical circuits;
  • FIG. 10a, b show, in schematic individual images, the production steps for producing the flexible circuit substrate from FIG. 3 according to a further exemplary embodiment of the method for producing a flexible circuit substrate for electrical circuits;
  • FIGS. 11a-d schematically show the steps for producing a flexible circuit substrate according to FIG. 4 with two metallization levels
  • FIGS. 2a-d schematically show the steps for producing a flexible circuit substrate according to FIG. 5, in which the two metallization levels are electrically conductively connected via a contact hole filled with conductive material;
  • Fig.l3a-h an embodiment for producing the flexible circuit substrate in Fig. 6;
  • FIG. 14a, b show a further exemplary embodiment for producing the flexible circuit substrate in FIG. 7.
  • the flexible circuit substrate 100 is composed of a flexible multilayer film 1 having at least two different plastic film layers, wherein the melting temperature of the first plastic film layer 2 is higher than the melting temperature of the second plastic film layer 4.
  • the flexible circuit substrate 100 for electric circuits has a metallic layer 6 which may, for example, constitute a conductor track and which is arranged in the second plastic film layer 4, wherein a surface 6a of the metallic layer 6 is in connection with the second plastic film layer 4.
  • a one-sided flexible circuit or a flexible circuit substrate can therefore be a dielectric plane 2, that is to say the first plastic film layer which has a higher melting temperature than the second plastic film layer 4, hereinafter also referred to as conductor plane.
  • the second plastic film layer 4 or conductor plane is not a conductive plastic film layer but the layer in which the metallic layer 6, that is to say, for example, the printed conductor structure, is arranged.
  • the dielectric layer 2 may consist of a temperature-resistant plastic film layer which has a high melting temperature and gives the flexible circuit substrate the required mechanical strength and determines its thermal mechanical properties.
  • the second plastic film layer 4 of the flexible multilayer film 1 may have an amorphous structure, that is an amorphous plastic layer having a lower melting temperature than the plastic film layer 2.
  • the melting temperature of the first plastic film layer for example, 170 0 C and the second at 13O 0 C.
  • the plastic film layers 4, 2 may, for example, be thermoplastic plastic film layers which can be welded upon exposure to heat and pressure.
  • the plastic films to be welded can be heated beyond their melting temperature and brought into a flowable state. On cooling, the thermoplastics are then welded together.
  • typical thermoplastics include polyimide (PI), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene (ABS), polymethyl methacrylate (PMMA) and polyethylene terephthalate (PET).
  • the metallic layer 6 disposed in the second plastic film layer 4 may include, for example, copper, nickel, tin, gold or aluminum. Of course, it is also conceivable that the metallic layer 6 has other conductive materials.
  • parts of the surface 6a of the metallic layer 6 are in contact with the second plastic film, while other parts 6b are exposed or not in contact with the second plastic film layer 4.
  • the metallic layer 6 can be completely embedded in the second plastic layer 4. That is, the entire surface of the metallic layer 6 is electrically conductive surrounding insulating material of the second plastic film layer 4.
  • the flexible circuit substrate 100 again consists of a flexible multilayer film 1 which has two different plastic film layers 2 and 4.
  • the plastic film layer 4 again has a lower melting temperature than the first plastic film layer 2.
  • two metallic interconnect structures 6 are embedded in the lower-melting plastic film layer 4, wherein parts of the surface 6b of the interconnect structure 6 are not in contact with the second plastic film layer 4, while a surface 6a (in this example, the lower surface of the wiring patterns) has a high roughness or roughness, and therefore the connection with the second plastic film layer 4 is particularly intimate. That is, the wiring patterns 6 may have high adhesion to the plastic film layer 4.
  • the surface roughness or the roughness of the metallic layer which is in contact with the plastic film layer may, for example, have an average roughness (average roughness R z ) of more than 10 ⁇ m or better, of more than 20 ⁇ m.
  • the average roughness R z of another metallic layer can be greater than 5 ⁇ m, for example 7 ⁇ m.
  • the average roughness Ra of the metallic layer may be about one order of magnitude smaller than the average roughness R 2 .
  • the average roughness of the metallic layer, which is in contact with the plastic film layer can therefore be, for example, greater than 1 ⁇ m or better, greater than 2 ⁇ m.
  • the surface roughness of the other surfaces 6b which are not in contact with the second plastic film layer 4 are generally much smaller, but may also correspond to the surface roughness of the surface 6a of the metallic layer.
  • at least the thickness of the roughened metallic layer 6a may be embedded in the second plastic film layer 4.
  • the metallic layer is completely embedded in the thermoplastic synthetic film layer 4, which has a lower melting temperature than the thermoplastic film layer 2.
  • FIG. 3 shows a conductor track structure 6 which is completely embedded in the second plastic film layer 4.
  • the flexible multilayer film 1 consists in this embodiment of three plastic film layers 2, 4 and 8, wherein the low-melting plastic film layer 4 between two higher-melting plastic films 2 and 8 is embedded. That is, the low-melting plastic film layer 4 directly contacts on one side a higher-melting plastic film layer and on the other side the other higher-melting plastic film layer.
  • the plastic film layer 4 which has a lower melting temperature in comparison with the plastic films 8 and 2, the printed conductor structures 6 are also completely embedded.
  • the conductor track structures 6 may in this case again have a surface 6a which has a greater surface roughness than other surfaces 6b, which in this exemplary embodiment are also in contact with the plastic film layer 4.
  • the flexible multilayer film 1 has a third plastic film layer 8 which is arranged so that the second plastic film layer 4 lies between the first plastic film layer 2 and the third plastic film layer 8, the melting temperature of the third plastic film layer 8 being higher than the melting temperature of the second plastic film layer 4.
  • the third 8 and the first 2 plastic film layer can be identical plastic film layers, ie plastic film layers of the same material.
  • plastic film layers of a different material in which case, for example, the melting temperature of the third plastic film layer 8 and the first plastic film layer 2 may be different. However, both melting temperatures are higher than the melting temperature of the second plastic film layer 4.
  • the flexible circuit substrate 100 therefore has a composite which consists of a first dielectric plane 2, a conductor plane 4 with the embedded interconnect structure 6, and a second dielectric plane 8.
  • the material constituting the second plastic film layer 4 may be structurally molten and cooled at the point where the plastic film layer 4 contacts the surface of the metallic layer 6, or may have a higher density than parts of the second plastic film layer 4, for example. which are not in contact with the metallic layer. It is also conceivable that the second plastic film layer 4, where it touches the surface of the metallic layer 6, is converted from an amorphous to a semi-crystalline state.
  • Another exemplary embodiment of the present invention is designed, for example, such that the conductor track structures 6 are not completely embedded by a specific cutting of the third plastic film 8, so that conductor or contact connections to the conductor track structures 6 remain uncovered.
  • the flexible circuit substrate may have at these uncovered locations a metallic solder with, for example, lead-free solder, to which an electrical component may be connected to the flexible circuit. can be connected electrically conductive substrate.
  • the multilayer flexible film 1 has a fourth plastic film layer 12 arranged such that the third plastic film layer 8 is interposed between the second plastic film layer 4 and the fourth plastic film layer 12, the fourth plastic film layer 12 having a lower melting temperature than the third plastic film layer 8.
  • the fourth plastic film layer 4 can thus touch the third plastic film layer 8 directly.
  • the flexible circuit substrate also has a further metallic layer 10 in the fourth plastic film layer 12, wherein a surface 10 a of the further metallic layer 10 is in connection with the fourth plastic film layer 12.
  • the surface 10a of the further metal layer 10 may in turn, analogously to the metal layer 6 described above, have a surface roughness which is greater than other surfaces 10b of the further metallic layer 10.
  • the two metallic layers 6, 10 may be disposed in the flexible circuit substrate so as to have overlapping portions separated by the layers therebetween.
  • the second metallic layer 10 which may likewise be formed as a conductor track or conductor track structure, which has been mentioned in connection with the metallic layer 6.
  • the conductor track structures or the metallic layers 10 can have a high adhesion in the fourth plastic film layer 12.
  • the adhesion may be 1.4 N / mm.
  • the low-melting plastic film layers 12 and 4 may be identical plastic film layers, ie the plastic film layers may be made of one and the same material. However, it is also conceivable that they are different materials, wherein the melting temperature of the fourth plastic film layer is lower than that of the third plastic film layer 8.
  • the melting temperature of the second plastic film layer 4 is in turn lower than the melting temperatures of the first 2 and third 8 plastic film layer.
  • the flexible circuit substrate thus represents a composite in which a first dielectric layer 2 is in contact with a dielectric conductor plane 4, in which a first metallic conductor track structure or layer 6 is embedded.
  • a second dielectric plane 8 adjoins this first conductor plane 4, on which a second conductor plane 12 is arranged, wherein a second metallic layer or conductor track structure 10 is at least partially in connection with the second conductor plane 12.
  • the flexible circuit substrate as shown in Fig. 4, additionally contact holes 14 in the third plastic film 8 and partially in the second 4 and 4 12 plastic film having, with a conductive material 16, are filled.
  • the conductive material may be, for example, a polymer conductive paste 16.
  • By filled with a conductive material 16 contact hole 14 so an electrically conductive connection between the metallic layer 6 and the other metal layer 10 is prepared. In this way, therefore, several metallization levels can be generated with electrically conductive vias.
  • the contact hole 14 may be formed so that the conductor tracks or the two metallic layers 6 and 10 are electrically conductively connected to one another via a conductive material introduced into the contact hole.
  • the electrically conductive material 16 located in the contact hole is thus in contact with a part of the surface of the metallic layer 6 and a part of the surface of the further metallic layer 10, whereby an electrically conductive path between the further metal layer 10 and the metal layer 6 results.
  • the contact hole between the metallization layers 10, 6 does not have to be formed vertically, but may also take on a different shape, as long as a conductive connection between the metallization planes is produced by a conductive material introduced into the contact hole.
  • Fig. 6 shows another embodiment of a flexible circuit substrate for electrical circuits.
  • the flexible circuit substrate has five plastic film layers, wherein the first four plastic film layers are constructed and arranged as described in connection with the exemplary embodiment in FIG. 5, so that no further description of these layers takes place here.
  • the fifth plastic film layer 24 is arranged on the fourth plastic film layer 12 in this exemplary embodiment. It can therefore be in direct contact with the fourth plastic film layer, or touch it directly.
  • the fifth plastic film layer 24 has a higher melting temperature than the fourth plastic film layer 12.
  • the further metallic layer 10 is embedded in the fourth plastic film layer 12 and a contact hole 14 has a metallically strong connection between the metallic layer 6 and the further metallic layer 10, wherein the metallic connection 18 in the Contact hole 14 may consist of a different metallic material than the metallic layer 6 and the another metallic layer 10.
  • the metallic connection 18 may be, for example, a soldered or welded connection between the two metallic layers 6 and 10.
  • a flexible circuit substrate in which a metallic layer 6 in the second plastic film layer 4 and the further metallic layer 10, which is arranged in the fourth plastic film layer 12, via a metallic connection 18 in a contact hole 14th formed in the third plastic film layer 8 and partly in the second 4 and the fourth plastic film layer 12 are fixed metallically and electrically conductively connected.
  • the metallic compounds may be soldered or welded compounds of corresponding metallic materials.
  • the further metallic layer 10 can be completely embedded in the fourth plastic film layer, the low-melting plastic film layer 12.
  • An electrically conductive connection as shown in another embodiment in Fig. 7, for example, by metallic conductive micro-pins 20, which are inserted into a flexible circuit substrate 100 that they both a metallic layer 6 and another metal layer 10th penetrate and thereby produces an electrically conductive contact between the two metallic layers 6 and 10.
  • the metallic layers 6 and 10 may again be printed circuit patterns, and as shown in FIG. 7, the flexible circuit substrate 100 may have, for example, four plastic film layers formed as described in connection with the description of FIG. 4.
  • the electrically conductive micro-pins 20 may completely or at least partially penetrate the flexible circuit substrate 100, so that an electrical contact between the different metallization layers may occur. tion levels can be produced.
  • the electrically conductive pins 20 may be, for example, metallic micro-pins, such as.
  • the metallic micro-pins 20 may be fixedly and immovably mounted in the flexible circuit substrate.
  • the micro-pins 20, screws or nails corresponding to a head 20a and at its other end 20b also have a widening 20b, so that the micro-pins 20 are fixedly arranged in the flexible circuit substrate.
  • the electrically conductive pin 20 so penetrates in this embodiment, the first to fourth plastic film layer 2,4,8,12, and the metallic layer 6 and the other metallic layer 10th
  • a flexible circuit substrate for electrical circuits can have further layers or plastic film layers or other flexible intermediate layers, without deviating from the idea of the device and the method represented in this invention.
  • a flexible circuit substrate with more than two conductor planes or conductor track structure planes, the printed conductors being arranged completely in or at least partially each in a plastic film layer having a melting temperature that is lower or lower, as the melting temperatures of the plastic film layers, between which the plastic film layer is arranged with thenatibahnstruk- tures.
  • the flexible circuit substrate 100 for electrical circuits may be configured to further include, in accordance with another embodiment, an electrical circuit element electrically connected to one of the metallic layers 6, 10.
  • the electrical circuit element may be, for example, a capacitive, an inductive or a resistive circuit element l ⁇
  • the flexible circuit substrate can connect electrical devices via its metal layers 6, 10 so that they can exchange uni-directional or bidirectional electrical signals.
  • the method of manufacturing a flexible circuit substrate for electrical circuits comprises impressing 55 a portion 6 of a metallic stamping foil 5 into a second plastic film layer 4 of a flexible multilayer film 1 comprising two different plastic film layers wherein the melting temperature of the second plastic film layer 4 is lower than the melting temperature of a first plastic film layer 1.
  • the embossing 55 is effected with the application of force and heat to the section 6, the embossing film 5, so that at least one surface 6a of the metallic layer 6 in Connection with the second plastic film layer 4 is.
  • the embossing 55 can take place with an embossing stamp 60 whose stamping shape corresponds to a shape of the section 6.
  • the step of embossing 55 may thus include pressing an embossing die 60 whose embossing shape corresponds to a shape of the section 6 onto the metallic embossing foil 5, thereby punching out the ab - Section 6 from the metallic stamping foil 5 is performed. At the same time, at least one surface 6a of the metallic layer 6 is brought into contact with the second plastic film layer 4 by the application of force and heat to the section 6.
  • the embossing 55 of a section a metallic stamping foil be performed as a hot stamping. That is, by means of a hot stamping technique, a portion of a metallic stamping foil may be applied to a second low melting plastic film layer 4 such that at least one surface of the metallic layer is in communication with the second plastic film layer 4.
  • the compound which can be achieved in this case can be distinguished by a high adhesive force of the metallic layer or the printed conductor on the plastic film layer.
  • a flexible circuit substrate for example, as shown in Fig. 1, are prepared.
  • FIGS. 9a to 9b A further possibility for producing a flexible circuit substrate is illustrated in FIGS. 9a to 9b.
  • a copper hot stamping foil 5 which consists of a copper layer 5b and a Haftgol.
  • An adhesive layer 5a having a high roughness is heat-embossed onto a multilayer film 1 having a first plastic film layer 2 serving as a support layer made of a heat-resistant polymer such as polyethylene terephthalate (PET) and a fusible polymer layer 4.
  • PET polyethylene terephthalate
  • a structured embossing stamp a correspondingly structured printed conductor layout, as known in hot stamping technology, can be punched out of the copper hot stamping foil 5 and transferred to the multilayer film 1.
  • the structured die is not shown in FIGS. 9a to 9b.
  • the embossing temperature which is dependent on the melting temperature of the polymer layer 4, for example, 13O 0 C at the hot stamping die, the embossing force is dependent on the surface of the transferred layout.
  • the flexible multilayer film 1 is virtually unchanged after the embossing process in its shape and there is a flexible circuit substrate 100, as shown in Fig. 9b.
  • the embossed Printed conductor structures 6 have a high adhesion to the second plastic film layer 4.
  • the section of the metallic stamping foil 6 can have a roughened surface 6a, so that intimate contact between the metallic layer and the second plastic foil layer 4 can be achieved during stamping.
  • the embossing 55 can thus be carried out in such a way that a roughened surface 6a of a section of a metallic stamping foil which has a greater surface roughness than other surfaces of the section of a metallic stamping foil is in intimate connection with the second Plastic film layer is brought while the other surfaces are not in contact with the second plastic film layer.
  • the embossing can, for example, be carried out in such a way that a force and heat effect is effected in a targeted manner such that at least the thickness of the roughened metallic layer 6a is introduced into the second plastic film layer 4 which melts at lower temperatures.
  • the hot stamping 55 may be performed so that the embossing die and / or the embossing hot stamping foil have a temperature that is less than the melting temperature of the first plastic film layer 2 and greater than or equal to the melting temperature of the second plastic film layer 4th
  • FIGS. 10a, b A further exemplary embodiment of the method for producing a flexible circuit substrate is shown schematically in FIGS. 10a, b.
  • a flexible circuit carrier or a flexible circuit substrate 100a with Printed circuit patterns 6 are produced as described in connection with FIG. 9.
  • another flexible multilayer film 1a is laminated such that a fusible plastic film layer 4b points to the conductor plane or to the fusible layer 4a of the flexible circuit substrate 100a.
  • the flexible multilayer film 1a has a first plastic film layer 8 having a higher melting temperature than the second plastic film layer 4b.
  • the flexible multi-layer film Ia may then be connected to the flexible circuit board 100a, for example, with a plan, so unstructured, hot stamper for example, a die temperature of 130 0 C and a temperature of the circuitry carrier are pressed 100a of likewise 130 0 C or welded or laminated.
  • a solid composite is obtained, consisting of a first plastic film layer or dielectric layer 2, a second plastic film layer 4, which emerges from the plastic film layers 4a and 4b of the flexible circuit substrate 100a or the flexible multilayer film 1a.
  • this second plastic film layer 4 now has the conductor layer or metallic layer 6 completely embedded in this layer.
  • the third plastic film layer 8 is in connection with the second plastic film layer 4.
  • the plastic film layers 8 and 2 have a higher melting point than the second plastic film layer 4.
  • the method for producing this flexible circuit substrate again takes advantage of the fact that the flexible circuit carrier 100a and the flexible multi-layer film Ia are respectively welded together via their low-melting plastic film layers 4a and 4b, while the higher-melting plastic films 8 and 2 ensure the mechanical stability of the flexible circuit substrate.
  • FIGS. 11a to 11d show a further possibility for producing a flexible circuit substrate.
  • the carrier layer 8 that is to say the plastic film layer with the higher melting temperature, points towards the conductor plane 4 or the second plastic film layer 4 of the flexible circuit substrate.
  • the compression of the flexible multilayer film Ia and the flexible circuit substrate 100 is carried out again with a planar heat stamp, wherein the stamp temperature is for example 17O 0 C and the temperature of a circuit carrier receptacle (not shown in FIG.
  • a lower temperature of for example 130 0 C has.
  • a composite 100b of four plastic film layers 2, 4, 8, 12 is obtained, a metallic layer 6 or a section of a metallic embossing film in the second low-melting plastic film layer 4 located.
  • the multilayer film composite 100b now has, on one of its surfaces, the fourth low-temperature melting plastic film layer 12.
  • a corresponding printed-circuit layout can now be punched out of a copper hot-stamping foil 5 with its roughened surface 5a or with its adhesive layer 5a and onto the foil composite by a structured embossing die, similar to that shown in connection with FIGS. 9a, b 100b imprinted become. That is, another metallic layer 10 or another portion of a metallic stamping foil can be introduced into the fourth plastic foil layer 12, which has a lower melting temperature than the underlying third plastic foil layer 8, with the application of force and heat.
  • the embossing temperature which is dependent on the melting temperature of the polymer layer 12, may be for example the hot stamper 130 0 C.
  • the stamping force in turn depends on the area of the printed conductor layout to be transferred from the stamping die to the fourth plastic film layer 12.
  • the printed conductor structures 10 also have high adhesion in the fourth plastic film layer 12, which may amount to 1.4 N / mm, for example.
  • FIGS. 12a to 12d Another possibility for producing a flexible circuit substrate for electrical circuits is shown schematically in FIGS. 12a to 12d.
  • contact holes 14 are formed.
  • openings are introduced into the plastic in the first plastic film layer 8 and partly in the second plastic film layer 12 up to the printed conductor structures 10.
  • these openings 14 or contact holes extend as far as the side introduced into the plastic film layer of the metallic conductor structure 10.
  • the contact holes or openings 14 can be generated, for example, by means of a (UV) laser emitting in the ultraviolet spectral range, wherein its energy input can be selected in that the material removal in the plastic films automatically stops when the metallic conductor track structure 10 is reached.
  • UV ultraviolet
  • a Polymerleitpaste 16 are introduced in such a way so that the filling is approximately flush or slightly protruding with the back of the film composite 100a, ie with the higher melting plastic film layer 8, concludes.
  • the Polymerleitpaste can then be cured at a temperature of for example 120 0 C for one hour.
  • the film composite 100a prepared in this way is then, as shown in FIG. 12c, pressed with a further flexible circuit substrate 100b 72 such that the openings or contact holes 14 filled with the polymer conductive paste are positioned on parts of the conductor track structure 6.
  • the compression 72 of the flexible circuit substrate 100a with the flexible circuit substrate 100b takes place in this case with a flat hot stamp at a stamping temperature of for example 170 0 C and a temperature of 130 0 C, which a receiving device for the flexible circuit substrate 100b (not shown in FIG. 12a to 12d).
  • the flexible circuit carrier 100 thus has a structure of the form of the first dielectric / first conductor level / second dielectric / second conductor level, in which the individual conductor levels are connected in an electrically conductive manner by means of through-connections 14.
  • the joining of the flexible circuit substrates 100 a and 100 b to the flexible circuit substrate 100 is carried out under force and heat with a flat embossing stamp, so that a portion of a metallic embossing film 6 is pressed into the second plastic film layer 4 so that these embedded in the second plastic film layer 4 That is, the conductor track structure 6 or the metallic layer 6 can be completely surrounded by the material of the plastic film 4, except at the points where the printed conductor structure 6 is in electrical contact with the electrically conductive material 16, via which an electrically conductive connection to the printed conductor structure 10 is produced.
  • a flexible circuit substrate is represented after each of the individual method steps for producing the flexible circuit substrate.
  • a flexible circuit substrate 100a which has been produced, for example, as explained in detail in connection with FIGS. 8a, b or 9a, b, is welded to a further flexible multilayer film 1a.
  • the application 64 or welding or lamination takes place in such a way that the heat-resistant carrier layer 8 points to the conductor level or the low-melting plastic layer 4 of the flexible circuit substrate 100a.
  • the flexible multi-layer film Ia and the flexible circuit substrate 100a are then, as already explained in connection with FIG.
  • the film composite 100 b has four plastic film layers, wherein in the second plastic film layer 4 the metallic layer 6 is completely filled. is permanently embedded, and wherein the uppermost layer of the film composite 100b forms the fourth plastic film layer 12, which melts at a lower temperature than the third plastic film layer 8.
  • a further step 68 as shown in Fig. 13c, from the top of Foil composite openings or contact holes 14 in the fourth, third and partially introduced into the second plastic film layer, so exposed through the contact hole parts of a surface 6a of the metallic layer or the conductor track structure 6.
  • openings 14 can be generated for example by a UV laser, wherein the energy input can be selected again so that the material removal of the plastic film layers 12,8,4 automatically stops when reaching the surface 6a of the metallic interconnect structure 6.
  • a further printed conductor layout can now be punched out of a copper hot stamping foil 5 by a structured hot stamping die and imprinted on the foil composite 100b such that the openings of the contact holes 14 in the fourth plastic foil layer 12 are stamped be closed by another metallic layer 10, as shown in Fig. 13e. That is, the flexible film composite 100c has four plastic film layers at this stage of manufacture, as well as two metallization layers 6 and 10, between which there are contact holes 14 which are not filled at this stage of manufacture.
  • the metallic layers or conductor structures 10 and 6 can be connected to one another by the formation of a metallic connection 18.
  • This connection 18 is a metallic fixed connection between the conductor track structures 6 and 10, which can be made, for example, by means of
  • welding process can be made. Analogous to the procedure described in connection with FIG. 10, it is then possible to apply to the film composite 100c another flexible multiple layer film Ib are so applied 62 that the conductor structure 10 is completely embedded in the fourth plastic film layer 12 and above a fifth 24, at a higher temperature than the fourth plastic film layer 12 melting plastic film layer is disposed.
  • the application 62 can be done again by hot stamping with a flat die.
  • FIGS. 14a to 14b A further exemplary embodiment of the method for producing a flexible circuit substrate for electrical circuits is shown in FIGS. 14a to 14b.
  • a flexible circuit carrier 100 the production of which has been explained in connection with the description of FIGS. 11a to 11d, two metallic layers or conductor track structures 6 and 10 are electrically conductively connected.
  • metallic micro-pins 20 At the points where the conductor track structure 6 in the first conductor level 4 and the conductor track structure 10 in the second conductor level 12 are to be electrically connected to each other, metallic micro-pins 20, such. As pop rivets, pressed into the flexible circuit substrate 100.
  • the micro-pins 20 are immovably fixed after being pressed in and constitute the electrically conductive connection between the conductor track structures 6 of the first conductor plane 4 (insulating, low-melting second plastic film layer) and the conductor track structure 10 in the second conductor plane 12 (fourth insulating, low-melting plastic film layer) ,
  • the metallic micro-pins 20 may be, for example, rivets or other pins of an electrically conductive material, so that an electrically conductive connection between the conductor track structures 6 and 10 can be produced.
  • the method of fabricating a flexible circuit substrate may include piercing 78 the flexible circuit substrate such that electrically conductive pins piercing the flexible circuit substrate are stationary Zo
  • the flexible circuit substrate are arranged, wherein an electrically conductive connection between the conductor track structures 6 and 10 can be produced by the electrically conductive pins 20.
  • the micro-pins can, for example, have heads 20a or extensions 20b, so that a stationary connection of the electrically conductive pins to the flexible circuit substrate is ensured.
  • further flexible circuit substrates can be produced with electrical circuits, if correspondingly further conductor track planes or plastic film layers are added.
  • the flexible circuit substrate is configured to electrically interconnect electrical components that are in electrical contact with a wiring pattern of the flexible circuit substrate via conductive traces embedded in the flexible circuit substrate.
  • the production of printed flexible circuits by hot stamping technique can be very versatile.
  • one-way flexible circuits having a dielectric plane and a conductor plane may be fabricated.
  • the layer structure of the flexible circuit carrier can therefore have a dielectric plane and a conductor plane.
  • a conductor plane having a metallic wiring pattern is sandwiched between two dielectric layers.
  • the flexible circuit substrate thus has a structure: first dielectric plane / conductor plane / second dielectric plane.
  • only the connection contacts to the conductor plane in one of the dielectric layers are recessed, so that an electrical connection to an external, not in the flexible circuit Carrier arranged electrical component can be easily manufactured. This can be done, for example, in such a way that on a film composite, which has a dielectric layer and a conductor plane, another pre-cut or pre-punched dielectric layer is laminated with an unstructured hot stamp under heat and pressure.
  • the flexible circuit substrate or flexible circuit substrate has a layer structure of the form: first dielectric plane / first conductor plane / second dielectric plane / second conductor plane. That is, in embodiments of the present invention, the production of flexible multi-layer circuit carriers is shown, as they can be used for example in the form of multilayer printed circuit boards. The implementation of this construction can be effected in such a way that, on the previously described structure of the form: first dielectric plane / conductor plane / second dielectric plane, a further metallization layer is impressed by means of hot stamping technology. If an electrically conductive connection between the two conductor planes, which comprise the printed conductor structures, is required, this can be achieved in various ways.
  • the interconnected plane first dielectric plane / first conductor plane and the interconnected plane second dielectric plane / second conductor plane may initially be produced separately.
  • the openings in the dielectric plane can then be filled with polymer conductive paste, for example.
  • the first dielectric plane / first conductor plane and second dielectric plane / second conductor plane composites are pressed together with an unstructured hot stamping die under heat and pressure.
  • first and second conductor level of a four-layer structure can be electrically connected to one another after its completion by pins or rivets. This can be done, for example, by pressing fine contacting pins into the composite or into the flexible circuit substrate at the locations where the two conductor planes or interconnect structures are to be connected.
  • the conductor tracks can be connected to one another by means of welding or soldering methods.
  • 4a is another second plastic film layer
  • third plastic film layer 10 further metallic layer or further portion of the metallic stamping foil
  • stamping dies 62 applying a flexible multilayer film to a flexible circuit substrate 64 further applying a flexible multilayer film to a flexible circuit substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

The present invention relates to a flexible circuit substrate for electric circuits and to a method for the production thereof. The flexible circuit substrate for electric circuits comprises a flexible multi-layer film having at least two different plastic film layers, wherein the melting temperature of the first plastic film layer is higher than the melting temperature of the second plastic film layer. Furthermore, a metal layer is arranged in the second plastic film layer, wherein a surface of the metal layers is connected to the second plastic film layer.

Description

Flexibles Schaltungssubstrat für elektrische Flexible circuit substrate for electrical
Schaltungen und Verfahren zurCircuits and methods for
Herstellung desselbenProduction of the same
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein flexibles Schaltungssubstrat für elektrische Schaltungen, wie es beispielsweise in den Bedienkonsolen von Automobilen, für die Signalzuführungen in dem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers oder eines Lenkrades eingesetzt wird. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen, wobei das flexible Schaltungssubstrat elektrische Schaltungselemente aufweisen kann oder elektrische Bauteile miteinander verbinden kann.The present invention relates to a flexible circuit substrate for electrical circuits, as used, for example, in the control consoles of automobiles, for the signal feeds in the printhead of an inkjet printer or a steering wheel. Furthermore, the invention relates to a method for manufacturing a flexible circuit substrate for electrical circuits, wherein the flexible circuit substrate may comprise electrical circuit elements or connect electrical components with each other.
Das technische Einsatzgebiet der hier beschriebenen Erfin- düng ist ein flexibler Kunststoffschaltungsträger, die heutzutage eine weite Verbreitung finden. Gedruckte Schaltungen auf der Basis flexibler Kunststoffschaltungsträger werden eingesetzt, um räumlich getrennte elektronische Baugruppen elektrisch leitend miteinander zu verbinden. Man unterscheidet hier im Wesentlichen zwischen zwei Arten flexibler Schaltungen: Schaltungen mit und ohne dauerhafter dynamischer Beanspruchung. Schaltungen ohne dynamische Beanspruchung werden einmal am Bestimmungsort, beispielsweise in der Bedienkonsole eines Automobils eingebaut und verbleiben dort ohne Formänderung für einen langen Zeitraum. Schaltungen mit dynamischer Beanspruchung sind während des Betriebs eines Gerätes einer kontinuierlichen Formänderung ausgesetzt. Ein Beispiel hierfür sind flexible Schaltungsträger für die Signalzuführung in dem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers oder des Lenkrads.The technical field of application of the invention described here düng is a flexible plastic circuit carrier, which are now widely used. Printed circuits based on flexible plastic circuit carriers are used to electrically connect spatially separated electronic assemblies with each other. There are essentially two types of flexible circuits: circuits with and without permanent dynamic load. Circuits without dynamic stress are installed once at the destination, for example in the control panel of an automobile and remain there without change in shape for a long period of time. Dynamic stress circuits are subject to a continuous change in shape during operation of a device. An example of this is flexible circuit carriers for the signal feed in the printhead of an inkjet printer or the steering wheel.
Flexible Schaltungen werden heute meistens auf der Basis von Polyimidfolien hergestellt, da diese sehr gute thermi- sehe und dielektrische Eigenschaften aufweisen. Die Erzeugung von Leiterbahnstrukturen erfolgt meistens über eine metallische Startschicht, welche durch Vakuummetallisierung, lithographische und nasschemische Verfahren, wie z. B. chemische und/oder galvanische Metallisierung und Ätztechniken aufgebracht wird. Die fertige elektrische Schaltung wird dann im Allgemeinen noch mit einem Abdecklack versehen, welche nur die Kontaktierungsstellen zu den Leiterbahnstrukturen ausspart. Die so erzeugten Schaltungen bestehen im Falle einer einseitigen flexiblen Schaltung meist aus einer Polyimidlage, also einem Dielektrikum, sowie einer Metallisierungsebene oder in Falle einer doppelseitigen flexiblen Schaltung aus einer Metallisierungsebene auf einer Vorder- und Rückseite mit Durchkontaktie- rungen. Flexible Schaltungen auf Polyimidbasis können in nahezu jeder beliebigen Form und Größe hergestellt und bei Bedarf mit sehr feinen Leiterbahnen versehen werden. Neben den genannten Eigenschaften haben polyimidbasierte flexible Schaltungen jedoch den Nachteil, dass ihre Herstellung relativ aufwändig und damit kostenintensiv ist. Aufgrund der benötigten Herstellungsanlagen und des entsprechenden Wissens über die Verfahrenstechnik ist ihre Herstellung praktisch nur in entsprechend ausgestatteten Werken zur Leiterplattenherstellung möglich.Today, flexible circuits are mostly produced on the basis of polyimide films, since these are very good thermal conductors. see and have dielectric properties. The production of interconnect structures is usually carried out via a metallic starting layer, which by vacuum metallization, lithographic and wet chemical processes, such. B. chemical and / or galvanic metallization and etching techniques is applied. The finished electrical circuit is then generally provided with a Abdecklack, which spares only the contact points to the interconnect structures. In the case of a one-sided flexible circuit, the circuits thus produced usually consist of a polyimide layer, that is to say a dielectric, as well as a metallization plane or, in the case of a double-sided flexible circuit, a metallization plane on a front and rear side with plated through holes. Polyimide-based flexible circuits can be made in almost any shape and size, and provided with very fine tracks as needed. In addition to the properties mentioned, however, polyimide-based flexible circuits have the disadvantage that their production is relatively complicated and therefore expensive. Due to the required manufacturing facilities and the corresponding knowledge of process engineering, their production is practically possible only in appropriately equipped factories for printed circuit board production.
Eine preisgünstige und schnelle Methode zur Herstellung der Leiterbahnen für gedruckte Schaltungen ist das Heißprägen. Diese Technik wird beispielsweise auch zur Herstellung spritzgegossener Schaltungsträger (molded interconnect devices (MID)) verwendet. Die Heißprägetechnik und deren Einsatz in der MID-Technik sind beispielsweise in den folgenden Publikationen dargestellt:An inexpensive and fast method for producing the printed circuit traces is hot stamping. This technique is also used, for example, for producing molded interconnect devices (MID). The hot stamping technique and its use in the MID technique are shown, for example, in the following publications:
[1] Abschlussbericht AiF-Vorhaben Nr. 14176N: Innovative Folien für die Heißpräge-MID-Technik, 2006. [2] Abschlussbereicht BMBF-Vorhaben FKZ 02PP2011-18: Automatisierte Fertigungslinie für Heißpräge-MID-Baugruppen (AHMID). 2002.[1] Final Report AiF Project No. 14176N: Innovative Films for Hot Stamping MID Technology, 2006. [2] Final Report BMBF Project FKZ 02PP2011-18: Automated Production Line for Hot Stamping MID Assemblies (AHMID). Of 2002.
[3] Forschungsvereinigung Räumliche Elektronische Baugruppen 3-D MID e. V.: 3D-MID-Technologie, ISBN 3-446-22720-2, Carl Hanser Verlag, München 2004.[3] Research Association Spatial Electronic Assemblies 3-D MID e. V .: 3D MID technology, ISBN 3-446-22720-2, Carl Hanser Verlag, Munich 2004.
[4] Pojtinger A.. Erfahrungen in der Serienfertigung einer komplexen heißgeprägten MID-Baugruppe, Workshop „Innovative Anwendungen in der MID-Technik", 05.10.2005, Stuttgart.[4] Pojtinger A .. Experiences in the series production of a complex heat embossed MID assembly, workshop "Innovative applications in the MID technology", 05.10.2005, Stuttgart.
[5] Schröder, U.: „Elektrolytische Herstellung von Kupfer- Heißprägefolien - Keine Hexerei, Workshop „Innovative Anwendungen in der MID-Technik", 05.10.2005, Stuttgart.[5] Schröder, U .: "Electrolytic Production of Copper Hot Stamping Foils - No Witchcraft, Workshop" Innovative Applications in MID Technology ", 05.10.2005, Stuttgart.
[6] Stampfer S.: Heißprägen von spritzgegossenen Schaltungsträgern; Dissertation LKT Erlangen, 1999.[6] Rammer S .: Hot stamping of injection-molded circuit carriers; Dissertation LKT Erlangen, 1999.
Bei der Heißprägetechnik wird über ein beheiztes Prägewerkzeug, auf dem sich das Schaltungs- bzw. Leiterbahnlayout befindet, eine spezielle, oft kupferbasierte Folie unter Druck und Wärme auf einen thermoplastischen Werkstoff gepresst. Die Kupferfolie wird dabei beim Prägeprozess ausgestanzt und verbindet sich mit ihrer aufgerauten Rückseite mit dem aufschmelzenden Kunststoff. Auf diese Weise wird das Leiterbahnlayout direkt vom Prägestempel auf einen thermoplastischen Schaltungsträger übertragen, wobei hohe Haftungen der Leiterbahnen auf dem Kunststoffsubstrat erzielt werden. Heißprägen ist somit ein sehr schnelles und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Leiterbahnen und Metallflächen auf einer breiten Palette von Thermoplasten ohne den unmittelbaren Einsatz von chemischen oder galvanischen Prozessen in der eigenen Fertigung. Bei den Thermoplasten handelt es sich um Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich einfach verformen lassen. Dieser Vorgang ist reversibel, d. h. er kann nach Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden, solange nicht durch Überhitzen eine thermische Zersetzung des Materials einsetzt. Ein großer Vorteil der Heißprägetechnik ist die Tatsache, dass die Kupferfolien kommerziell erhältlich sind und mit diesen Verfahren eine Vielzahl gefüllter und ungefüllter Thermoplaste verarbeitet werden können. Ihre Anwendung ist bisher allerdings auf starre Schaltungsträger beschränkt.In the hot stamping technique, a special, often copper-based film is pressed onto a thermoplastic material under pressure and heat via a heated embossing tool on which the circuit layout is located. The copper foil is punched out during the embossing process and connects with its roughened rear side with the melting plastic. In this way, the conductor layout is transferred directly from the die to a thermoplastic circuit substrate, with high adhesions of the conductors are achieved on the plastic substrate. Hot stamping is thus a very fast and inexpensive process for the production of printed conductors and metal surfaces on a wide range of thermoplastics without the immediate use of chemical or galvanic processes in their own production. The thermoplastics are plastics that can easily be deformed within a certain temperature range. This process is reversible, ie it can after cooling and reheating to the molten Condition can be repeated as often as long as not using thermal decomposition of the material by overheating. A major advantage of the hot stamping technique is the fact that the copper foils are commercially available and can be processed with this method a variety of filled and unfilled thermoplastics. However, their application has so far been limited to rigid circuit carriers.
Die Anwendung der Heißprägetechnik auf flexible Schaltungsträger hat bisher kaum Verbreitung gefunden. Ein entscheidender Grund hierfür ist die Tatsache, dass Versuche, konventionelle Kunststofffolien mittels Heißprägetechnik mit einer Leiterstruktur zu versehen, im Regelfall keine befriedigenden Resultate ergeben. Wird bei einer zu niedrigen Temperatur geprägt, ist die Haftung der Leiterbahn auf dem Kunststoffsubstrat unzureichend, wohingegen hohe Temperaturen zu Formveränderungen oder gar zu einer Zerstörung bzw. Zersetzung der Kunststofffolie führen.The application of the hot stamping technique to flexible circuit carriers has hitherto hardly found any use. A decisive reason for this is the fact that attempts to provide conventional plastic films by means of hot stamping with a ladder structure, usually give no satisfactory results. If the temperature is too low, the adhesion of the printed conductor to the plastic substrate is inadequate, whereas high temperatures lead to changes in shape or even to destruction or decomposition of the plastic film.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, dass eine kostengünstige und einfache Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen ermöglicht, wobei die Leiterbahnen eine ausreichende Haftung auf dem flexiblen Schaltungssubstrat aufweisen.It is the object of the present invention to provide an apparatus and a method that enables inexpensive and simple production of a flexible circuit substrate for electrical circuits, wherein the conductor tracks have sufficient adhesion to the flexible circuit substrate.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 17.This object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 17.
Die vorliegende Erfindung schafft ein flexibles Schaltungssubstrat für elektrische Schaltungen basierend auf einer flexiblen Mehrschichtfolie, die mindestens zwei unterschiedliche Kunststofffolienschichten aufweist, wobei die Schmelztemperatur der ersten Kunststofffolienschicht höher ist als die Schmelztemperatur der zweiten Kunststofffolienschicht. Das flexible Schaltungssubstrat umfasst weiterhin eine metallische Schicht, die in der zweiten Kunststofffo- lienschicht angeordnet ist, wobei eine Oberfläche der metallischen Schicht in Verbindung mit der zweiten Kunststofffolienschicht ist.The present invention provides a flexible circuit substrate for electrical circuits based on a flexible multilayer film having at least two different plastic film layers, wherein the melting temperature of the first plastic film layer is higher than the melting temperature of the second plastic film layer. The flexible circuit substrate further comprises a metallic layer which is embedded in the second plastic film. layer is arranged, wherein a surface of the metallic layer is in communication with the second plastic film layer.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen mit einem Schritt des Einprägens eines Abschnittes einer metallischen Prägefolie in eine zweite Kunststofffolienschicht einer flexiblen Mehrschichtfolie, die zwei unterschiedliche Kunststofffolienschichten aufweist, wobei die Schmelztemperatur der zweiten Kunststofffolienschicht tiefer ist, als die Schmelztemperatur der ersten Kunststofffolienschicht . Das Einprägen erfolgt unter Anwendung von Kraft und Wärme auf den Abschnitt, so dass eine Oberfläche der metallischen Schicht in Verbindung mit der zweiten Kunststofffolienschicht ist.The present invention further provides a method of manufacturing a flexible circuit substrate for electric circuits, comprising a step of embossing a portion of a metallic embossing film in a second plastic film layer of a flexible multilayer film having two different plastic film layers, wherein the melting temperature of the second plastic film layer is lower than that Melting temperature of the first plastic film layer. The embossing is done by applying force and heat to the portion such that a surface of the metallic layer is in communication with the second plastic film layer.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bieten unter anderem den Vorteil, dass ein kostengünstiger und einfach herzustellender flexibler Schaltungsträger mit gedruckter elektrischer Schaltung dargestellt wird bzw. ein Verfahren zur Herstellung desselben. Nach diesem Konzept kann eine mehrschichtige Kunststofffolie, wie sie am Markt verfügbar ist verwendet werden. Die mehrschichtige Kunst- stofffolie besteht mindestens aus zwei Schichten, einer temperaturbeständigen Schicht mit einer höheren Schmelztemperatur, welche gleichzeitig als Trägerfolie dient und einer zweiten, häufig amorphen Schicht, welche eine tiefere Aufschmelztemperatur aufweist. Durch eine geeignete Auswahl der Kunststoffmehrschichtfolie und der metallischen Prägefolie, z. B. einer Kupferheißprägefolie, sowie den geeigneten Prägebedingungen, lassen sich damit auf sehr einfache Weise gedruckte flexible Schaltungen herstellen. Dabei wirkt die zweite, bei einer tieferen Temperatur schmelzende Schicht praktisch als thermoplastischer Kleber, während die bei einer höheren Temperatur schmelzende Schicht dem flexiblen Substrat die erforderliche mechanische Festigkeit verleiht und die thermisch mechanischen Eigenschaften wesentlich bestimmt.Exemplary embodiments of the present invention offer, inter alia, the advantage that a cost-effective and easily produced flexible circuit carrier with a printed electrical circuit is represented or a method for producing the same. According to this concept, a multilayer plastic film, as it is available on the market can be used. The multilayer plastic film consists of at least two layers, a temperature-resistant layer with a higher melting temperature, which simultaneously serves as a carrier film, and a second, frequently amorphous layer, which has a lower melting temperature. By a suitable selection of the plastic multilayer film and the metallic stamping foil, z. As a Kupferheißprägefolie, as well as the appropriate stamping conditions, can thus be produced in a very simple way printed flexible circuits. In this case, the second, melting at a lower temperature layer practically acts as a thermoplastic adhesive, while the melting at a higher temperature layer the flexible substrate, the required mechanical strength and significantly determines the thermal mechanical properties.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the present invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 den schematischen Querschnitt eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden1 shows the schematic cross section of a flexible circuit substrate for electrical circuits according to an embodiment of the present invention
Erfindung;Invention;
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung mit zwei metallischen Schichten mit aufgerauter Unterseite;Fig. 2 shows another embodiment of a flexible circuit substrate for electrical circuits according to the present invention with two metallic layers with roughened underside;
Fig. 3 die schematische Seitenansicht eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen, wobei die metallischen Schichten bzw. Leiterbahnen in einem flexiblen Verbund aus drei Kunststofffolienschichten eingebettet sind;Fig. 3 is a schematic side view of a flexible circuit substrate for electrical circuits, wherein the metallic layers or interconnects are embedded in a flexible composite of three plastic film layers;
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vor- liegenden Erfindung, wobei das flexible Schaltungssubstrat für elektrische Schaltungen aus vier Kunststofffolienschichten aufgebaut ist und zwei Metalllagen bzw. Metallschichten aufweist;4 shows another embodiment of the present invention, wherein the flexible circuit substrate for electrical circuits is constructed of four plastic film layers and has two metal layers;
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die beiden Metalllagen aus dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 über Kontaktlöcher, welche ein leitfähiges Material aufweisen, elektrisch leitend verbunden sind;5 shows a further embodiment of the present invention, wherein the two metal layers of the embodiment in Figure 4 are electrically connected via contact holes, which have a conductive material.
Fig. 6 ein flexibles Schaltungssubstrat für elektrische Schaltungen, welches fünf Kunststofffolienschich- ten aufweist, in denen zwei metallische Schich- _6 shows a flexible circuit substrate for electrical circuits, which has five plastic film layers in which two metallic layers _
ten, die über gelötete oder geschweißte metallische Verbindungen elektrisch leitend verbunden sind, eingebettet sind;embedded in electrical conduction via soldered or welded metallic connections;
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der zwei Metalllagen bzw. Leiterbahnstrukturen einer Vierschichtkunst- stofffolie gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung über metallische Stifte bzw. Nieten elektrisch leitend verbunden sind;7 shows a further exemplary embodiment according to the present invention, in which two metal layers or conductor track structures of a four-layer plastic film according to a further exemplary embodiment of the present invention are electrically conductively connected via metallic pins or rivets;
Fig. 8a, b schematisch die Schritte zur Herstellung des flexiblen Schaltungssubstrates aus Fig. 1 gemäß einem Äusführungsbeispiel zum Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen;8a, b schematically show the steps for manufacturing the flexible circuit substrate of FIG. 1 according to an exemplary embodiment of the method for manufacturing a flexible circuit substrate for electrical circuits;
Fig. 9a, b die Herstellung des flexiblen Schaltungssubstra- tes aus Fig. 2;9a, b show the production of the flexible circuit substrate from FIG. 2;
Fig.10a, b in schematischen Einzelbildern die Herstellungsschritte zur Herstellung des flexiblen Schaltungssubstrates aus Fig. 3 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zum Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen;10a, b show, in schematic individual images, the production steps for producing the flexible circuit substrate from FIG. 3 according to a further exemplary embodiment of the method for producing a flexible circuit substrate for electrical circuits;
Fig.lla-d schematisch die Schritte zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates gemäß Fig. 4, mit zwei Metallisierungsebenen;FIGS. 11a-d schematically show the steps for producing a flexible circuit substrate according to FIG. 4 with two metallization levels;
Fig.l2a-d schematisch die Schritte zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates gemäß Fig. 5, bei dem die zwei Metallisierungsebenen über ein mit leitfähigem Material gefülltes Kontaktloch elektrisch leitfähig verbunden sind; Fig.l3a-h ein Ausführungsbeispiel zur Herstellung des flexiblen Schaltungssubstrates in Fig. 6; undFIGS. 2a-d schematically show the steps for producing a flexible circuit substrate according to FIG. 5, in which the two metallization levels are electrically conductively connected via a contact hole filled with conductive material; Fig.l3a-h an embodiment for producing the flexible circuit substrate in Fig. 6; and
Fig.14a, b ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Herstellung des flexiblen Schaltungssubstrates in Fig. 7.14a, b show a further exemplary embodiment for producing the flexible circuit substrate in FIG. 7.
In Fig. 1 ist ein schematisches Querschnittsbild eines Ausführungsbeispiels eines flexiblen Schaltungssubstrates 100 für elektrische Schaltungen dargestellt. Das flexible Schaltungssubstrat 100 besteht aus einer flexiblen Mehrschichtfolie 1, die mindestens zwei unterschiedliche Kunststofffolienschichten aufweist, wobei die Schmelztemperatur der ersten Kunststofffolienschicht 2 höher ist, als die Schmelztemperatur der zweiten Kunststofffolienschicht 4. Des weiteren weist das flexible Schaltungssubstrat 100 für elektrische Schaltungen eine metallische Schicht 6 auf, die beispielsweise eine Leiterbahn darstellen kann, und die in der zweiten Kunststofffolienschicht 4 angeordnet ist, wobei eine Oberfläche 6a der metallischen Schicht 6 in Verbindung mit der zweiten Kunststofffolienschicht 4 ist.1, a schematic cross-sectional diagram of one embodiment of a flexible circuit substrate 100 for electrical circuits is shown. The flexible circuit substrate 100 is composed of a flexible multilayer film 1 having at least two different plastic film layers, wherein the melting temperature of the first plastic film layer 2 is higher than the melting temperature of the second plastic film layer 4. Further, the flexible circuit substrate 100 for electric circuits has a metallic layer 6 which may, for example, constitute a conductor track and which is arranged in the second plastic film layer 4, wherein a surface 6a of the metallic layer 6 is in connection with the second plastic film layer 4.
In diesem Ausführungsbeispiel kann es sich also, um eine einseitige flexible Schaltung bzw. um ein flexibles Schaltungssubstrat handeln mit einer Dielektrikumsebene 2, also der ersten Kunststofffolienschicht, die eine höhere Schmelztemperatur als die zweite Kunststofffolienschicht 4, im Folgenden auch als Leiterebene bezeichnet, handeln. Bei der zweiten Kunststofffolienschicht 4 bzw. Leiterebene handelt es sich nicht um eine leitfähige Kunststofffolien- schicht sondern um die Schicht, in der die metallische Schicht 6, also beispielsweise die Leiterbahnstruktur, angeordnet ist.In this exemplary embodiment, a one-sided flexible circuit or a flexible circuit substrate can therefore be a dielectric plane 2, that is to say the first plastic film layer which has a higher melting temperature than the second plastic film layer 4, hereinafter also referred to as conductor plane. The second plastic film layer 4 or conductor plane is not a conductive plastic film layer but the layer in which the metallic layer 6, that is to say, for example, the printed conductor structure, is arranged.
Die Dielektrikumsebene 2 kann aus einer temperaturbeständi- gen Kunststofffolienschicht bestehen, welche eine hohe Schmelztemperatur besitzt und dem flexiblen Schaltungssubstrat die erforderliche mechanische Festigkeit verleiht und dessen thermisch mechanische Eigenschaften bestimmt. Die zweite Kunststofffolienschicht 4 der flexiblen Mehrschichtfolie 1 kann eine amorphe Struktur aufweisen, also eine amorphe Kunststoffschicht sein, welche eine tiefere Aufschmelztemperatur aufweist, als die Kunststofffolienschicht 2. So kann die Schmelztemperatur der ersten Kunststofffolienschicht beispielsweise bei 1700C liegen und die der zweiten bei 13O0C.The dielectric layer 2 may consist of a temperature-resistant plastic film layer which has a high melting temperature and gives the flexible circuit substrate the required mechanical strength and determines its thermal mechanical properties. The second plastic film layer 4 of the flexible multilayer film 1 may have an amorphous structure, that is an amorphous plastic layer having a lower melting temperature than the plastic film layer 2. Thus, the melting temperature of the first plastic film layer, for example, 170 0 C and the second at 13O 0 C.
Bei den Kunststofffolienschichten 4, 2 kann es sich bei- spielsweise um thermoplastische Kunststofffolienschichten handeln, die sich bei Einwirkung von Wärme und Druck verschweißen lassen. Die zu verschweißenden Kunststofffolien können dabei über ihre Schmelztemperatur hinaus erwärmt und in einen fließfähigen Zustand gebracht werden. Bei Abküh- lung sind die Thermoplaste dann miteinander verschweißt. Typische Thermoplaste sind beispielsweise Polyimid (PI) , Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamid (PA), Acrylnitrilbutadien (ABS), Polymethylmethe- racrylat (PMMA) und Polyethylenterphthalat (PET) .The plastic film layers 4, 2 may, for example, be thermoplastic plastic film layers which can be welded upon exposure to heat and pressure. The plastic films to be welded can be heated beyond their melting temperature and brought into a flowable state. On cooling, the thermoplastics are then welded together. Examples of typical thermoplastics include polyimide (PI), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene (ABS), polymethyl methacrylate (PMMA) and polyethylene terephthalate (PET).
Die metallische Schicht 6, die in der zweiten Kunststofffolienschicht 4 angeordnet ist, kann beispielsweise Kupfer, Nickel, Zinn, Gold oder Aluminium aufweisen. Es ist natürlich auch denkbar, dass die metallische Schicht 6 andere leitfähigen Materialien aufweist.The metallic layer 6 disposed in the second plastic film layer 4 may include, for example, copper, nickel, tin, gold or aluminum. Of course, it is also conceivable that the metallic layer 6 has other conductive materials.
In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 sind Teile der Oberfläche 6a der metallischen Schicht 6 in Kontakt mit der zweiten Kunststofffolie, während andere Teile 6b freilie- gend bzw. nicht in Kontakt mit der zweiten Kunststofffolienschicht 4 sind.In the embodiment in FIG. 1, parts of the surface 6a of the metallic layer 6 are in contact with the second plastic film, while other parts 6b are exposed or not in contact with the second plastic film layer 4.
In einem anderen Ausführungsbeispiel des flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen kann die metal- lische Schicht 6 vollständig in der zweiten Kunststoffschicht 4 eingebettet sein. Das heißt, die gesamte Oberfläche der metallischen Schicht 6 ist von dem elektrisch isolierenden Material der zweiten Kunststofffolienschicht 4 umgeben .In another embodiment of the flexible circuit substrate for electrical circuits, the metallic layer 6 can be completely embedded in the second plastic layer 4. That is, the entire surface of the metallic layer 6 is electrically conductive surrounding insulating material of the second plastic film layer 4.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorlie- genden Erfindung schematisch dargestellt. Das flexible Schaltungssubstrat 100 besteht wieder aus einer flexiblen Mehrschichtfolie 1, die zwei unterschiedliche Kunststofffo- lienschichten 2 und 4 aufweist. Die Kunststofffolienschicht 4 weist dabei wieder eine tiefere Schmelztemperatur auf, als die erste Kunststofffolienschicht 2. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei metallische Leiterbahnstrukturen 6 in der tiefer schmelzenden Kunststofffolienschicht 4 eingebettet, wobei Teile der Oberfläche 6b der Leiterbahnstruktur 6 nicht in Kontakt mit der zweiten Kunststofffolien- Schicht 4 sind, während eine Oberfläche 6a (in diesem Beispiel die Unterseite der Leiterbahnstrukturen) eine hohe Rauhigkeit oder Rauheit aufweist, weshalb die Verbindung mit der zweiten Kunststofffolienschicht 4 besonders innig ist. Das heißt, die Leiterbahnstrukturen 6 können eine hohe Haftung auf der Kunststofffolienschicht 4 aufweisen.2, a further embodiment of the present invention is shown schematically. The flexible circuit substrate 100 again consists of a flexible multilayer film 1 which has two different plastic film layers 2 and 4. The plastic film layer 4 again has a lower melting temperature than the first plastic film layer 2. In this exemplary embodiment, two metallic interconnect structures 6 are embedded in the lower-melting plastic film layer 4, wherein parts of the surface 6b of the interconnect structure 6 are not in contact with the second plastic film layer 4, while a surface 6a (in this example, the lower surface of the wiring patterns) has a high roughness or roughness, and therefore the connection with the second plastic film layer 4 is particularly intimate. That is, the wiring patterns 6 may have high adhesion to the plastic film layer 4.
Die Oberflächenrauhigkeit bzw. die Rauheit der metallischen Schicht, welche in Kontakt mit der Kunststofffolienschicht ist, kann beispielsweise eine mittlere Rauheit (gemittelte Rautiefe Rz) von mehr als lOμm oder besser, von mehr als 20μm aufweisen. Die gemittelte Rautiefe Rz einer anderen metallischen Schicht kann größer als 5μm, also beispielsweise 7μm, sein. Der Mittenrauwert Ra der metallischen Schicht kann ungefähr eine Zehnerpotenz kleiner sein, als die gemittelte Rautiefe R2. Der Mittenrauwert der metallischen Schicht, welche in Kontakt mit der Kunststofffolienschicht ist, kann also beispielsweise größer lμm oder besser, größer als 2μm sein. Die Oberflächenrauhigkeit der anderen Oberflächen 6b, welche nicht in Kontakt mit der zweiten Kunststofffolienschicht 4 stehen, sind im Allgemeinen wesentlich kleiner, sie können aber auch der Oberflächenrauhigkeit der Oberfläche 6a der metallischen Schicht entsprechen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel des flexiblen Schaltungssubstrates kann beispielsweise mindestens die Dicke der aufgerauten metallischen Schicht 6a in der zweiten Kunststofffolienschicht 4 eingebettet sein. Es ist aber auch denkbar, dass die metallische Schicht vollständig in der thermoplastischen KunstStofffolienschicht 4, welche eine tiefere Schmelztemperatur aufweist als die thermoplastische Kunststofffolienschicht 2, eingebettet ist.The surface roughness or the roughness of the metallic layer which is in contact with the plastic film layer may, for example, have an average roughness (average roughness R z ) of more than 10 μm or better, of more than 20 μm. The average roughness R z of another metallic layer can be greater than 5 μm, for example 7 μm. The average roughness Ra of the metallic layer may be about one order of magnitude smaller than the average roughness R 2 . The average roughness of the metallic layer, which is in contact with the plastic film layer, can therefore be, for example, greater than 1 μm or better, greater than 2 μm. The surface roughness of the other surfaces 6b which are not in contact with the second plastic film layer 4 are generally much smaller, but may also correspond to the surface roughness of the surface 6a of the metallic layer. In a further embodiment of the flexible circuit substrate, for example, at least the thickness of the roughened metallic layer 6a may be embedded in the second plastic film layer 4. However, it is also conceivable that the metallic layer is completely embedded in the thermoplastic synthetic film layer 4, which has a lower melting temperature than the thermoplastic film layer 2.
In der schematischen Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen, ist in Fig. 3 eine Leiterbahnstruktur 6 gezeigt, die vollständig in der zweiten Kunst- stofffolienschicht 4 eingebettet ist. Die flexible Mehrschichtfolie 1 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus drei Kunststofffolienschichten 2, 4 und 8, wobei die nieder schmelzende Kunststofffolienschicht 4 zwischen zwei höher schmelzenden Kunststofffolien 2 und 8 eingebettet ist. Das heißt, die nieder schmelzende Kunststofffolienschicht 4 berührt auf ihrer einen Seite direkt eine höher schmelzende Kunststofffolienschicht und auf ihrer anderen Seite die andere höher schmelzende Kunststofffolienschicht. In der Kunststofffolienschicht 4, welche im Vergleich zu den Kunststofffolien 8 und 2 eine tiefere Schmelztemperatur aufweist, sind auch die Leiterbahnstrukturen 6 vollständig eingebettet. Die Leiterbahnstrukturen 6 können dabei wieder eine Oberfläche 6a aufweisen, die eine größere Oberflächenrauhigkeit aufweist als andere Oberflächen 6b, welche in diesem Ausführungsbeispiel auch in Kontakt mit der Kunststofffolienschicht 4 sind. Die flexible Mehrschichtfolie 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel also eine dritte Kunststofffolienschicht 8 auf, die so angeordnet ist, dass die zweite Kunststofffolienschicht 4 zwischen der ersten Kunst- stofffolienschicht 2 und der dritten Kunststofffolienschicht 8 liegt, wobei die Schmelztemperatur der dritten Kunststofffolienschicht 8 höher ist, als die Schmelztemperatur der zweiten Kunststofffolienschicht 4. Bei der drit- ten 8 und der ersten 2 Kunststofffolienschicht kann es sich um identische Kunststofffolienschichten handeln, also um Kunststofffolienschichten aus demselben Material. Denkbar ist auch, dass es sich um Kunststofffolienschichten aus einem unterschiedlichen Material handelt, wobei dann beispielsweise auch die Schmelztemperatur der dritten Kunststofffolienschicht 8 und der ersten Kunststofffolienschicht 2 unterschiedlich sein können. Beide Schmelztemperaturen sind jedoch höher als die Schmelztemperatur der zweiten Kunststofffolienschicht 4.In the schematic representation of a further exemplary embodiment of a flexible circuit substrate for electrical circuits, FIG. 3 shows a conductor track structure 6 which is completely embedded in the second plastic film layer 4. The flexible multilayer film 1 consists in this embodiment of three plastic film layers 2, 4 and 8, wherein the low-melting plastic film layer 4 between two higher-melting plastic films 2 and 8 is embedded. That is, the low-melting plastic film layer 4 directly contacts on one side a higher-melting plastic film layer and on the other side the other higher-melting plastic film layer. In the plastic film layer 4, which has a lower melting temperature in comparison with the plastic films 8 and 2, the printed conductor structures 6 are also completely embedded. The conductor track structures 6 may in this case again have a surface 6a which has a greater surface roughness than other surfaces 6b, which in this exemplary embodiment are also in contact with the plastic film layer 4. Thus, in this exemplary embodiment, the flexible multilayer film 1 has a third plastic film layer 8 which is arranged so that the second plastic film layer 4 lies between the first plastic film layer 2 and the third plastic film layer 8, the melting temperature of the third plastic film layer 8 being higher than the melting temperature of the second plastic film layer 4. In the third 8 and the first 2 plastic film layer can be identical plastic film layers, ie plastic film layers of the same material. It is also conceivable that it is plastic film layers of a different material, in which case, for example, the melting temperature of the third plastic film layer 8 and the first plastic film layer 2 may be different. However, both melting temperatures are higher than the melting temperature of the second plastic film layer 4.
Das flexible Schaltungssubstrat 100 weist in diesem Ausführungsbeispiel also einen Verbund auf, der aus einer ersten Dielektrikumsebene 2, einer Leiterebene 4 mit der eingebet- teten Leiterbahnstruktur 6 besteht und einer zweiten Dielektrikumsebene 8.In this exemplary embodiment, the flexible circuit substrate 100 therefore has a composite which consists of a first dielectric plane 2, a conductor plane 4 with the embedded interconnect structure 6, and a second dielectric plane 8.
Das Material, aus dem die zweite Kunststofffolienschicht 4 besteht, kann dort, wo die Kunststofffolienschicht 4 die Oberfläche der metallischen Schicht 6 berührt, von der Struktur her geschmolzen und abgekühlt sein, oder beispielsweise auch eine höhere Dichte aufweisen, als Teile der zweiten Kunststofffolienschicht 4, welche nicht in Berührung mit der metallischen Schicht sind. Es ist auch denkbar, dass die zweite Kunststofffolienschicht 4 dort, wo sie die Oberfläche der metallischen Schicht 6 berührt von einem amorphen in einen teilkristallinen Zustand umgewandelt ist.The material constituting the second plastic film layer 4 may be structurally molten and cooled at the point where the plastic film layer 4 contacts the surface of the metallic layer 6, or may have a higher density than parts of the second plastic film layer 4, for example. which are not in contact with the metallic layer. It is also conceivable that the second plastic film layer 4, where it touches the surface of the metallic layer 6, is converted from an amorphous to a semi-crystalline state.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise so ausgestaltet, dass die Leiterbahnstrukturen 6 durch einen gezielten Zuschnitt der dritten Kunststofffolie 8 nicht vollständig eingebettet sind, so dass Leiter- bzw. Kontaktanschlüsse zu dem Leiterbahnstruk- turen 6 unbedeckt bleiben. Das flexible Schaltungssubstrat kann an diesen unbedeckten Stellen ein metallisches Lot mit beispielsweise bleifreiem Lot aufweisen, an das gegebenenfalls ein elektrisches Bauteil mit dem flexiblen Schal- tungssubstrates elektrisch leitfähig angeschlossen sein kann.Another exemplary embodiment of the present invention is designed, for example, such that the conductor track structures 6 are not completely embedded by a specific cutting of the third plastic film 8, so that conductor or contact connections to the conductor track structures 6 remain uncovered. The flexible circuit substrate may have at these uncovered locations a metallic solder with, for example, lead-free solder, to which an electrical component may be connected to the flexible circuit. can be connected electrically conductive substrate.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines flexib- len Schaltungssubstrats für elektrische Schaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel weist die flexible Mehrschichtfolie 1 eine vierte Kunststofffolienschicht 12 auf, die so angeordnet ist, dass die dritte Kunststofffolienschicht 8 zwischen der zweiten Kunststofffolienschicht 4 und der vierten Kunststofffolienschicht 12 liegt, wobei die vierte Kunststofffolienschicht 12 eine tiefere Schmelztemperatur besitzt, als die dritte Kunststofffolienschicht 8. Die vierte Kunststofffolienschicht 4 kann also die dritte Kunststofffolienschicht 8 direkt berühren.4 shows another embodiment of a flexible circuit substrate for electrical circuits according to the present invention. In this embodiment, the multilayer flexible film 1 has a fourth plastic film layer 12 arranged such that the third plastic film layer 8 is interposed between the second plastic film layer 4 and the fourth plastic film layer 12, the fourth plastic film layer 12 having a lower melting temperature than the third plastic film layer 8. The fourth plastic film layer 4 can thus touch the third plastic film layer 8 directly.
In diesem Ausführungsbeispiel weist das flexible Schaltungssubstrat zudem eine weitere metallische Schicht 10 in der vierten Kunststofffolienschicht 12 auf, wobei eine Oberfläche 10a der weiteren metallischen Schicht 10 in Verbindung mit der vierten Kunststofffolienschicht 12 ist. Die Oberfläche 10a der weiteren Metallschicht 10 kann wiederum, analog zur oben beschriebenen Metallschicht 6, eine Oberflächenrauhigkeit aufweisen, die größer ist, als andere Oberflächen 10b der weiteren metallischen Schicht 10. Des Weiteren befindet sich eine metallische Schicht, wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dargestellt, eingebettet in der zweiten Kunststofffolienschicht 4. Die beiden metallischen Schichten 6, 10 können so in dem flexiblen Schaltungssubstrat angeordnet sein, dass sie getrennt durch die dazwischen liegenden Schichten überlappende Bereiche aufweisen.In this exemplary embodiment, the flexible circuit substrate also has a further metallic layer 10 in the fourth plastic film layer 12, wherein a surface 10 a of the further metallic layer 10 is in connection with the fourth plastic film layer 12. The surface 10a of the further metal layer 10 may in turn, analogously to the metal layer 6 described above, have a surface roughness which is greater than other surfaces 10b of the further metallic layer 10. Furthermore, there is a metallic layer, as shown in the preceding embodiments, embedded in the second plastic film layer 4. The two metallic layers 6, 10 may be disposed in the flexible circuit substrate so as to have overlapping portions separated by the layers therebetween.
Für die zweite metallische Schicht 10, die ebenfalls als Leiterbahn bzw. Leiterbahnstruktur ausgebildet sein kann, gilt entsprechendes, was im Zusammenhang mit der metallischen Schicht 6 angeführt wurde. Die Leiterbahnstrukturen, bzw. die metallischen Schichten 10 können eine hohe Haftung in der vierten Kunststofffolienschicht 12 aufweisen. Beispielsweise kann die Haftung 1,4 N/mm betragen. Bei den nieder schmelzenden Kunststofffolienschichten 12 und 4 kann es sich um identische Kunststofffolienschichten handeln, d. h. die Kunststofffolienschichten können aus ein und demselben Material hergestellt sein. Es ist aber auch denkbar, dass es sich um unterschiedliche Materialien handelt, wobei die Schmelztemperatur der vierten Kunststofffolienschicht tiefer ist, als die der dritten Kunst- Stofffolienschicht 8. Die Schmelztemperatur der zweiten Kunststofffolienschicht 4 ist ihrerseits wieder geringer als die Schmelztemperaturen der ersten 2 und dritten 8 Kunststofffolienschicht. Insgesamt stellt das flexible Schaltungssubstrat also einen Verbund dar, in dem eine erste Dielektrikumsebene 2 in Kontakt ist mit einer dielektrischen Leiterebene 4, in die eine erste metallische Leiterbahnstruktur bzw. Schicht 6 eingebettet ist. An diese erste Leiterebene 4 schließt sich eine zweite dielektrische Ebene 8 an, auf die eine zweite Leiterebene 12 angeordnet ist, wobei eine zweite metallische Schicht bzw. Leiterbahnstruktur 10 zumindest teilweise in Verbindung mit der zweiten Leiterebene 12 ist.The same applies to the second metallic layer 10, which may likewise be formed as a conductor track or conductor track structure, which has been mentioned in connection with the metallic layer 6. The conductor track structures or the metallic layers 10 can have a high adhesion in the fourth plastic film layer 12. For example, the adhesion may be 1.4 N / mm. The low-melting plastic film layers 12 and 4 may be identical plastic film layers, ie the plastic film layers may be made of one and the same material. However, it is also conceivable that they are different materials, wherein the melting temperature of the fourth plastic film layer is lower than that of the third plastic film layer 8. The melting temperature of the second plastic film layer 4 is in turn lower than the melting temperatures of the first 2 and third 8 plastic film layer. Overall, the flexible circuit substrate thus represents a composite in which a first dielectric layer 2 is in contact with a dielectric conductor plane 4, in which a first metallic conductor track structure or layer 6 is embedded. A second dielectric plane 8 adjoins this first conductor plane 4, on which a second conductor plane 12 is arranged, wherein a second metallic layer or conductor track structure 10 is at least partially in connection with the second conductor plane 12.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 5 dargestellt ist, kann beispielsweise das flexible Schaltungssubstrat, wie es in Fig. 4 dargestellt wurde, zusätzlich Kontaktlöcher 14 in der dritten Kunststofffolienschicht 8 und teilweise in der zweiten 4 und vierten 12 Kunststofffolie aufweisen, welche mit einem leitfähigen Material 16, ausgefüllt sind. Bei dem leitfähigen Material kann es sich beispielsweise um eine Polymerleitpaste 16 handeln. Durch das mit einem leitfähigen Material 16 gefüllte Kontaktloch 14 wird also eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der metallischen Schicht 6 und der weiteren metallischen Schicht 10 hergestellt. Auf diese Art und Weise können also mehrere Metallisierungsebenen mit elektrisch leitenden Durchkontaktierungen erzeugt werden. Das Kontaktloch 14 kann so ausgebildet sein, dass die Leiterbahnen bzw. die beiden metallischen Schichten 6 und 10 über ein in dem Kontaktloch eingebrachtes leitfähiges Material elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Das in dem Kontaktloch befindliche elektrisch leitfähige Material 16 steht also in Kontakt zu einem Teil der Oberfläche der metallischen Schicht 6 und einem Teil der Oberfläche der weiteren metallischen Schicht 10, wodurch sich ein elektrisch leitender Pfad zwischen der weiteren Metall- schicht 10 und der Metallschicht 6 ergibt. Das Kontaktloch zwischen den Metallisierungsschichten 10,6 muss nicht senkrecht ausgebildet sein, sondern kann auch eine andere Gestalt annehmen, solange durch ein in das Kontaktloch eingebrachtes leitfähiges Material eine leitende Verbindung zwischen den Metallisierungsebenen hergestellt wird.In a further embodiment, which is shown in Fig. 5, for example, the flexible circuit substrate, as shown in Fig. 4, additionally contact holes 14 in the third plastic film 8 and partially in the second 4 and 4 12 plastic film having, with a conductive material 16, are filled. The conductive material may be, for example, a polymer conductive paste 16. By filled with a conductive material 16 contact hole 14 so an electrically conductive connection between the metallic layer 6 and the other metal layer 10 is prepared. In this way, therefore, several metallization levels can be generated with electrically conductive vias. The contact hole 14 may be formed so that the conductor tracks or the two metallic layers 6 and 10 are electrically conductively connected to one another via a conductive material introduced into the contact hole. The electrically conductive material 16 located in the contact hole is thus in contact with a part of the surface of the metallic layer 6 and a part of the surface of the further metallic layer 10, whereby an electrically conductive path between the further metal layer 10 and the metal layer 6 results. The contact hole between the metallization layers 10, 6 does not have to be formed vertically, but may also take on a different shape, as long as a conductive connection between the metallization planes is produced by a conductive material introduced into the contact hole.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen. Das flexible Schaltungssubstrat weist in diesem Ausführungsbei- spiel fünf Kunststofffolienschichten auf, wobei die ersten vier Kunststofffolienschichten so aufgebaut und angeordnet sind, wie es im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 beschrieben wurde, weshalb hier keine nochmalige Beschreibung dieser Schichten erfolgt. Die fünfte Kunst- stofffolienschicht 24 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf der vierten Kunststofffolienschicht 12 angeordnet. Sie kann also in direktem Kontakt zur vierten Kunststofffolienschicht stehen, bzw. diese direkt berühren. Die fünfte Kunststofffolienschicht 24 weist in diesem Ausführungsbei- spiel eine höhere Schmelztemperatur, als die vierte Kunststofffolienschicht 12 auf. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 ist die weitere metallische Schicht 10 in der vierten Kunststofffolienschicht 12 eingebettet und ein Kontaktloch 14 weist eine metallisch feste Verbindung zwischen der metallischen Schicht 6 und der weiteren metallischen Schicht 10 auf, wobei die metallische Verbindung 18 in dem Kontaktloch 14 aus einem anderen metallisches Material bestehen kann, als die metallische Schicht 6 und die weitere metallische Schicht 10. Bei der metallischen Verbindung 18 kann es sich beispielsweise um eine gelötete oder geschweißte Verbindung zwischen den beiden metallischen Schichten 6 und 10 handeln.Fig. 6 shows another embodiment of a flexible circuit substrate for electrical circuits. In this exemplary embodiment, the flexible circuit substrate has five plastic film layers, wherein the first four plastic film layers are constructed and arranged as described in connection with the exemplary embodiment in FIG. 5, so that no further description of these layers takes place here. The fifth plastic film layer 24 is arranged on the fourth plastic film layer 12 in this exemplary embodiment. It can therefore be in direct contact with the fourth plastic film layer, or touch it directly. In this exemplary embodiment, the fifth plastic film layer 24 has a higher melting temperature than the fourth plastic film layer 12. In contrast to the exemplary embodiment in FIG. 5, the further metallic layer 10 is embedded in the fourth plastic film layer 12 and a contact hole 14 has a metallically strong connection between the metallic layer 6 and the further metallic layer 10, wherein the metallic connection 18 in the Contact hole 14 may consist of a different metallic material than the metallic layer 6 and the another metallic layer 10. The metallic connection 18 may be, for example, a soldered or welded connection between the two metallic layers 6 and 10.
In dem Ausführungsbeispiel zu Fig. 6 ist also ein flexibles Schaltungssubstrat dargestellt, bei dem eine metallische Schicht 6 in der zweiten Kunststofffolienschicht 4 und die weitere metallische Schicht 10, welche in der vierten Kunststofffolienschicht 12 angeordnet ist, über eine metallische Verbindung 18 in einem Kontaktloch 14, welches in der dritten Kunststofffolienschicht 8 und teilweise in der zweiten 4 und vierten Kunststofffolienschicht 12 ausgebildet ist, metallisch fest, und elektrisch leitend verbunden sind. Bei den metallischen Verbindungen kann es sich um gelötete oder geschweißte Verbindungen aus entsprechenden metallischen Materialien handeln. In diesem Ausführungsbeispiel kann die weitere metallische Schicht 10 vollständig in der vierten Kunststofffolienschicht, der niedrig schmel- zenden Kunststofffolienschicht 12, eingebettet sein.In the embodiment of FIG. 6, therefore, a flexible circuit substrate is shown, in which a metallic layer 6 in the second plastic film layer 4 and the further metallic layer 10, which is arranged in the fourth plastic film layer 12, via a metallic connection 18 in a contact hole 14th formed in the third plastic film layer 8 and partly in the second 4 and the fourth plastic film layer 12 are fixed metallically and electrically conductively connected. The metallic compounds may be soldered or welded compounds of corresponding metallic materials. In this exemplary embodiment, the further metallic layer 10 can be completely embedded in the fourth plastic film layer, the low-melting plastic film layer 12.
Eine elektrisch leitende Verbindung kann, wie in einem anderen Ausführungsbeispiel in Fig. 7 dargestellt ist, beispielsweise auch durch metallisch leitfähige Mikrostifte 20, die so in ein flexibles Schaltungssubstrat 100 eingefügt werden, dass sie sowohl eine metallische Schicht 6 als auch eine weitere metallische Schicht 10 durchdringen und dadurch einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen den beiden metallischen Schichten 6 und 10 herstellt. Die metallischen Schichten 6 und 10 können beispielsweise wieder Leiterbahnstrukturen sein und das flexible Schaltungssubstrat 100 kann, wie in Fig. 7 gezeigt, beispielsweise vier Kunststofffolienschichten aufweisen, die wie im Zusammenhang mit der Beschreibung zu Fig. 4 beschrieben ist, ausgebildet sind. Die elektrisch leitfähigen Mikrostifte 20 können das flexible Schaltungssubstrat 100 vollständig oder zumindest teilweise durchdringen, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen den verschiedenen Metallisie- rungsebenen hergestellt werden kann. Bei den elektrisch leitfähigen Stiften 20 kann es sich beispielsweise um metallische Mikrostifte handeln, wie z. B. Popnieten. Die metallischen Mikrostifte 20 können in dem flexiblen Schal- tungssubstrat ortsfest und unverrückbar angebracht sein. Dazu können die Mikrostifte 20, Schrauben oder Nägeln entsprechend einen Kopf 20a aufweisen und an ihrem anderem Ende 20b ebenfalls eine Verbreiterung 20b aufweisen, so dass die Mikrostifte 20 in dem flexiblen Schaltungssubstrat fest angeordnet sind. Der elektrisch leitfähige Stift 20 durchdringt also in diesem Ausführungsbeispiel die erste bis vierte Kunststofffolienschicht 2,4,8,12, sowie die metallische Schicht 6 und die weitere metallische Schicht 10.An electrically conductive connection, as shown in another embodiment in Fig. 7, for example, by metallic conductive micro-pins 20, which are inserted into a flexible circuit substrate 100 that they both a metallic layer 6 and another metal layer 10th penetrate and thereby produces an electrically conductive contact between the two metallic layers 6 and 10. For example, the metallic layers 6 and 10 may again be printed circuit patterns, and as shown in FIG. 7, the flexible circuit substrate 100 may have, for example, four plastic film layers formed as described in connection with the description of FIG. 4. The electrically conductive micro-pins 20 may completely or at least partially penetrate the flexible circuit substrate 100, so that an electrical contact between the different metallization layers may occur. tion levels can be produced. The electrically conductive pins 20 may be, for example, metallic micro-pins, such as. B. pop rivets. The metallic micro-pins 20 may be fixedly and immovably mounted in the flexible circuit substrate. For this purpose, the micro-pins 20, screws or nails corresponding to a head 20a and at its other end 20b also have a widening 20b, so that the micro-pins 20 are fixedly arranged in the flexible circuit substrate. The electrically conductive pin 20 so penetrates in this embodiment, the first to fourth plastic film layer 2,4,8,12, and the metallic layer 6 and the other metallic layer 10th
Anhand der oben aufgeführten Ausführungsbeispiele ist deutlich, dass ein flexibles Schaltungssubstrat für elektrische Schaltungen weitere Schichten bzw. Kunststofffo- lienschichten oder andere flexible Zwischenschichten auf- weisen kann, ohne von der Idee, der in dieser Erfindung dargestellten Vorrichtung und des Verfahrens abzuweichen. Das heißt, es ist unter anderem auch denkbar, ein flexibles Schaltungssubstrat mit mehr als zwei Leiterebenen bzw. Leiterbahnstrukturebenen aufzubauen, wobei die Leiterbahnen vollständig in oder zumindest teilweise jeweils in einer Kunststofffolienschicht angeordnet sind, die eine Schmelztemperatur aufweist, die niedriger bzw. tiefer ist, als die Schmelztemperaturen der Kunststofffolienschichten, zwischen denen die Kunststofffolienschicht mit den Leiterbahnstruk- turen angeordnet ist.It is clear from the above-mentioned exemplary embodiments that a flexible circuit substrate for electrical circuits can have further layers or plastic film layers or other flexible intermediate layers, without deviating from the idea of the device and the method represented in this invention. In other words, it is also conceivable to construct a flexible circuit substrate with more than two conductor planes or conductor track structure planes, the printed conductors being arranged completely in or at least partially each in a plastic film layer having a melting temperature that is lower or lower, as the melting temperatures of the plastic film layers, between which the plastic film layer is arranged with the Leiterbahnstruk- tures.
Das flexible Schaltungssubstrat 100 für elektrische Schaltungen kann so ausgebildet sein, dass es gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ferner ein elektrisches Schaltungs- element aufweist, das mit einer der metallischen Schichten 6, 10 elektrisch verbunden ist. Bei dem elektrischen Schaltungselement kann es sich beispielsweise um ein kapazitives, ein induktives oder ein resistives Schaltungselement lσThe flexible circuit substrate 100 for electrical circuits may be configured to further include, in accordance with another embodiment, an electrical circuit element electrically connected to one of the metallic layers 6, 10. The electrical circuit element may be, for example, a capacitive, an inductive or a resistive circuit element lσ
handeln. Das flexible Schaltungssubstrat kann über seine metallischen Schichten 6,10 elektrische Einrichtungen verbinden, so dass diese uni- oder bidirektionale elektrische Signale austauschen können.act. The flexible circuit substrate can connect electrical devices via its metal layers 6, 10 so that they can exchange uni-directional or bidirectional electrical signals.
Wie in einem Ausführungsbeispiel in den Fig. 8a, b dargestellt ist, weist das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen ein Einprägen 55 eines Abschnittes 6 einer metallischen Prägefolie 5 in eine zweite Kunststofffolienschicht 4 einer flexiblen Mehrschichtfolie 1 auf, die zwei unterschiedliche Kunststofffolienschichten aufweist, wobei die Schmelztemperatur der zweiten Kunststofffolienschicht 4 tiefer ist, als die Schmelztemperatur einer ersten Kunststofffolienschicht 1. Das Einprägen 55 erfolgt unter Anwendung von Kraft und Wärme auf den Abschnitt 6, der Prägefolie 5, so dass mindestens eine Oberfläche 6a der metallischen Schicht 6 in Verbindung mit der zweiten Kunststofffolienschicht 4 ist.As illustrated in an embodiment in Figs. 8a, b, the method of manufacturing a flexible circuit substrate for electrical circuits comprises impressing 55 a portion 6 of a metallic stamping foil 5 into a second plastic film layer 4 of a flexible multilayer film 1 comprising two different plastic film layers wherein the melting temperature of the second plastic film layer 4 is lower than the melting temperature of a first plastic film layer 1. The embossing 55 is effected with the application of force and heat to the section 6, the embossing film 5, so that at least one surface 6a of the metallic layer 6 in Connection with the second plastic film layer 4 is.
Wie in Bild 8a dargestellt ist, kann das Einprägen 55 mit einem Prägestempel 60 erfolgen, dessen Prägeform einer Form des Abschnitts 6 entspricht.As shown in FIG. 8a, the embossing 55 can take place with an embossing stamp 60 whose stamping shape corresponds to a shape of the section 6.
In einem Ausführungsbeispiel zu dem Verfahren zur Herstel- lung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen kann der Schritt des Einprägens 55 also ein Aufdrücken eines Prägestempels 60, dessen Prägeform einer Form des Abschnitts 6 entspricht, auf die metallische Prägefolie 5 umfassen, wodurch ein Ausstanzen des Ab- Schnitts 6 aus der metallischen Prägefolie 5 durchgeführt wird. Dabei wird gleichzeitig unter Anwendung von Kraft und Wärme auf den Abschnitt 6 mindestens eine Oberfläche 6a der metallischen Schicht 6 in Verbindung mit der zweiten Kunststofffolienschicht 4 gebracht.In an exemplary embodiment of the method for producing a flexible circuit substrate for electrical circuits, the step of embossing 55 may thus include pressing an embossing die 60 whose embossing shape corresponds to a shape of the section 6 onto the metallic embossing foil 5, thereby punching out the ab - Section 6 from the metallic stamping foil 5 is performed. At the same time, at least one surface 6a of the metallic layer 6 is brought into contact with the second plastic film layer 4 by the application of force and heat to the section 6.
In weiteren Ausführungsbeispielen zum Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen kann das Einprägen 55 eines Abschnitts einer metallischen Prägefolie als ein Heißprägen durchgeführt werden. Das heißt, mit Hilfe einer Heißprägetechnik kann ein Abschnitt einer metallischen Prägefolie auf eine zweite niedrig schmelzende Kunststofffolienschicht 4 aufge- bracht werden, so dass mindestens eine Oberfläche der metallischen Schicht in Verbindung mit der zweiten Kunststofffolienschicht 4 ist. Die Verbindung, die dabei erzielt werden kann, kann sich durch eine hohe Haftkraft der metallischen Schicht bzw. der Leiterbahn auf der Kunststofffo- lienschicht auszeichnen.In further embodiments of the method for manufacturing a flexible circuit substrate for electrical circuits, the embossing 55 of a section a metallic stamping foil be performed as a hot stamping. That is, by means of a hot stamping technique, a portion of a metallic stamping foil may be applied to a second low melting plastic film layer 4 such that at least one surface of the metallic layer is in communication with the second plastic film layer 4. The compound which can be achieved in this case can be distinguished by a high adhesive force of the metallic layer or the printed conductor on the plastic film layer.
Durch das Einprägen eines Abschnittes 6 einer metallischen Prägefolie 5 kann also ein flexibles Schaltungssubstrat, beispielsweise wie in Fig. 1 dargestellt ist, hergestellt werden.By impressing a portion 6 of a metallic stamping foil 5, therefore, a flexible circuit substrate, for example, as shown in Fig. 1, are prepared.
In den Fig. 9a bis 9b ist eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates dargestellt. Beispielsweise kann eine Kupferheißprägefolie 5, welche aus einer Kupferschicht 5b besteht und eine Haftbzw. Klebeschicht 5a aufweist, welche eine hohe Rauhigkeit besitzt, auf eine Mehrschichtfolie 1, mit einer ersten Kunststofffolienschicht 2, die als Trägerschicht fungiert, aus einem hitzebeständigen Polymer, wie beispielsweise Polyethylenteraphtalat (PET) und eine aufschmelzbare Polymerschicht 4 heißgeprägt werden. Durch einen strukturierten Prägestempel kann ein entsprechend strukturiertes Leiterbahnlayout, wie bei der Heißprägetechnik bekannt, aus der Kupferheißprägefolie 5 ausgestanzt und auf die Mehrschicht- folie 1 übertragen werden. Der strukturierte Prägestempel ist in der Fig. 9a bis 9b nicht dargestellt. Die Prägetemperatur, welche von der Aufschmelztemperatur der Polymerschicht 4 abhängig ist, beträgt beispielsweise 13O0C am Heißprägestempel, die Prägekraft ist von der Fläche des zu übertragenden Layouts abhängig. Die flexible Mehrschichtfolie 1 ist nach dem Prägevorgang in ihrer Form praktisch unverändert und es ergibt sich ein flexibles Schaltungssubstrat 100, wie in Fig. 9b dargestellt. Die eingeprägten Leiterbahnstrukturen 6 weisen eine hohe Haftung auf der zweiten Kunststofffolienschicht 4 auf.A further possibility for producing a flexible circuit substrate is illustrated in FIGS. 9a to 9b. For example, a copper hot stamping foil 5, which consists of a copper layer 5b and a Haftbzw. An adhesive layer 5a having a high roughness is heat-embossed onto a multilayer film 1 having a first plastic film layer 2 serving as a support layer made of a heat-resistant polymer such as polyethylene terephthalate (PET) and a fusible polymer layer 4. By means of a structured embossing stamp, a correspondingly structured printed conductor layout, as known in hot stamping technology, can be punched out of the copper hot stamping foil 5 and transferred to the multilayer film 1. The structured die is not shown in FIGS. 9a to 9b. The embossing temperature, which is dependent on the melting temperature of the polymer layer 4, for example, 13O 0 C at the hot stamping die, the embossing force is dependent on the surface of the transferred layout. The flexible multilayer film 1 is virtually unchanged after the embossing process in its shape and there is a flexible circuit substrate 100, as shown in Fig. 9b. The embossed Printed conductor structures 6 have a high adhesion to the second plastic film layer 4.
Wie in Fig. 9b schematisch dargestellt, kann der Abschnitt der metallischen Prägefolie 6 eine aufgeraute Oberfläche 6a aufweisen, so dass beim Einprägen ein inniger Kontakt zwischen der metallischen Schicht und der zweiten Kunst- stofffolienschicht 4 erzielt werden kann.As shown schematically in FIG. 9b, the section of the metallic stamping foil 6 can have a roughened surface 6a, so that intimate contact between the metallic layer and the second plastic foil layer 4 can be achieved during stamping.
In Ausführungsbeispielen zu dem Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates kann also das Einprägen 55 so durchgeführt werden, dass eine aufgeraute Oberfläche 6a eines Abschnittes einer metallischen Prägefolie, welche eine größere Oberflächenrauhigkeit aufweist als andere Oberflächen des Abschnitts einer metallischen Prägefolie, in inniger Verbindung mit der zweiten Kunststofffolienschicht gebracht wird, während die anderen Oberflächen nicht in Kontakt mit der zweiten Kunststofffolienschicht sind.In exemplary embodiments of the method for producing a flexible circuit substrate, the embossing 55 can thus be carried out in such a way that a roughened surface 6a of a section of a metallic stamping foil which has a greater surface roughness than other surfaces of the section of a metallic stamping foil is in intimate connection with the second Plastic film layer is brought while the other surfaces are not in contact with the second plastic film layer.
Das Einprägen kann beispielsweise so durchgeführt werden, dass eine Kraft- und Wärmeeinwirkung gezielt so erfolgt, dass mindestens die Dicke der aufgerauten metallischen Schicht 6a in die bei tieferen Temperaturen schmelzende, zweite Kunststofffolienschicht 4 eingebracht wird.The embossing can, for example, be carried out in such a way that a force and heat effect is effected in a targeted manner such that at least the thickness of the roughened metallic layer 6a is introduced into the second plastic film layer 4 which melts at lower temperatures.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Heißprägen 55 so durchgeführt werden, dass der Prägestempel und/oder die metallische Prägefolie beim Heißprägen eine Temperatur aufweisen, die kleiner ist, als die Schmelztemperatur der ersten Kunststofffolienschicht 2 und die größer oder gleich ist als die Schmelztemperatur der zweiten Kunststofffolienschicht 4.In another embodiment, the hot stamping 55 may be performed so that the embossing die and / or the embossing hot stamping foil have a temperature that is less than the melting temperature of the first plastic film layer 2 and greater than or equal to the melting temperature of the second plastic film layer 4th
In den Fig. 10a, b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates schematisch dargestellt. Ein flexibler Schaltungsträger bzw. ein flexibles Schaltungssubstrat 100a mit Leiterbahnstrukturen 6 wird hergestellt, wie es im Zusammenhang mit Bild 9 beschrieben worden ist. Auf diesem Schaltungsträger 100a wird eine weitere flexible Mehrschichtfolie Ia derart auflaminiert, dass eine aufschmelz- bare Kunststofffolienschicht 4b zur Leiterebene bzw. zur aufschmelzbaren Schicht 4a des flexiblen Schaltungsträgers 100a hinweist. Die flexible Mehrschichtfolie Ia weist, wie oben beschrieben, eine erste Kunststofffolienschicht 8 auf, welche eine höhere Schmelztemperatur besitzt, als die zweite Kunststofffolienschicht 4b. Die flexible Mehrschichtfolie Ia kann dann mit dem flexiblen Schaltungsträger 100a beispielsweise mit einem planen, also unstrukturierten, Heißprägestempel bei beispielsweise einer Stempeltemperatur von 1300C und einer Temperatur des Schaltungs- trägers 100a von ebenfalls 1300C verpresst bzw. verschweißt oder auflaminiert werden. Man erhält also einen festen Verbund, bestehend aus einer ersten Kunststofffolienschicht bzw. Dielektrikumsebene 2, einer zweiten Kunststofffolienschicht 4, die aus den Kunststofffolienschichten 4a und 4b des flexiblen Schaltungsträgers 100a bzw. der flexiblen Mehrschichtfolie Ia hervorgeht. Diese zweite Kunststofffolienschicht 4 weist, wie in Fig. 10b zu sehen ist, nun die vollständig in dieser Schicht eingebettete Leiterebene bzw. metallische Schicht 6 auf. In Verbindung mit der zweiten Kunststofffolienschicht 4 befindet sich die dritte Kunststofffolienschicht 8. Die Kunststofffolienschichten 8 und 2 weisen einen höheren Schmelzpunkt auf, als die zweite Kunststofffolienschicht 4. Bei dem Verfahren zur Herstellung dieses flexiblen Schaltungssubstrates wird wieder die Tatsache ausgenutzt, dass der flexible Schaltungsträger 100a und die flexible Mehrschichtfolie Ia jeweils über ihre niedrig schmelzende Kunststofffolienschichten 4a bzw. 4b miteinander verschweißt werden, während die höher schmelzenden Kunststofffolien 8 bzw. 2 die mechanische Stabilität des flexiblen Schaltungssubstrates gewährleisten. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann durch einen gezielten Zuschnitt mit Aussparungen in der flexiblen Mehrschichtfolie Ia beim Einprägen die metallischen Leiterbahnen 6 nur ^A further exemplary embodiment of the method for producing a flexible circuit substrate is shown schematically in FIGS. 10a, b. A flexible circuit carrier or a flexible circuit substrate 100a with Printed circuit patterns 6 are produced as described in connection with FIG. 9. On this circuit substrate 100a, another flexible multilayer film 1a is laminated such that a fusible plastic film layer 4b points to the conductor plane or to the fusible layer 4a of the flexible circuit substrate 100a. As described above, the flexible multilayer film 1a has a first plastic film layer 8 having a higher melting temperature than the second plastic film layer 4b. The flexible multi-layer film Ia may then be connected to the flexible circuit board 100a, for example, with a plan, so unstructured, hot stamper for example, a die temperature of 130 0 C and a temperature of the circuitry carrier are pressed 100a of likewise 130 0 C or welded or laminated. Thus, a solid composite is obtained, consisting of a first plastic film layer or dielectric layer 2, a second plastic film layer 4, which emerges from the plastic film layers 4a and 4b of the flexible circuit substrate 100a or the flexible multilayer film 1a. As can be seen in FIG. 10b, this second plastic film layer 4 now has the conductor layer or metallic layer 6 completely embedded in this layer. The third plastic film layer 8 is in connection with the second plastic film layer 4. The plastic film layers 8 and 2 have a higher melting point than the second plastic film layer 4. The method for producing this flexible circuit substrate again takes advantage of the fact that the flexible circuit carrier 100a and the flexible multi-layer film Ia are respectively welded together via their low-melting plastic film layers 4a and 4b, while the higher-melting plastic films 8 and 2 ensure the mechanical stability of the flexible circuit substrate. In an advantageous embodiment, by a selective cutting with recesses in the flexible multilayer film Ia when impressing the metallic interconnects 6 only ^
so weit eingebettet werden, dass Leiteranschlüsse unbedeckt bleiben. Diese können dann durch eine selektive Auftragung eines metallischen Lotes mit beispielsweise bleifreiem Lot versehen werden.be embedded so far that conductor connections remain uncovered. These can then be provided by a selective application of a metallic solder with, for example, lead-free solder.
In den Figuren IIa bis Hd ist eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates dargestellt. Ausgehend von einem flexiblen Schaltungssubstrat 100a mit einer Leiterbahnstruktur 6, dessen Herstellung beispielsweise im Zusammenhang mit Fig. 9 erläutert wurde, wird eine weitere flexible Mehrschichtfolie Ia auflaminiert. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 10 beschrieben wurde, weist in diesem Ausführungsbeispiel die Trägerschicht 8, also die Kunststofffolienschicht mit der höheren Schmelztemperatur, zu der Leiterebene 4 bzw. der zweiten Kunststofffolienschicht 4 des flexiblen Schaltungssubstrate hin. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Verpressung der flexiblen Mehrschichtfolie Ia und der des flexiblen Schaltungssubstrates 100a wieder mit einem planen Heißprägestempel, wobei die Stempeltemperatur beispielsweise 17O0C beträgt und die Temperatur einer Schaltungsträgeraufnahme (nicht gezeigt in Fig. IIa) , in der das flexible Schaltungssubstrat 100a während des Heiß- pressens angeordnet ist, eine geringere Temperatur von beispielsweise 1300C aufweist. Nach dem Verpressen erhält man, so wie in Fig. IIb dargestellt, einen Verbund 100b aus vier Kunststofffolienschichten 2,4,8,12, wobei sich eine metallische Schicht 6 bzw. ein Abschnitt einer metallischen Prägefolie in der zweiten nieder schmelzenden Kunststofffo- lienschicht 4 befindet. Der Mehrschichtfolienverbund 100b weist nun auf einer seiner Oberflächen, die, bei niedriger Temperatur schmelzende, vierte Kunststofffolienschicht 12 auf. In einem weiteren Schritt 66 kann nun durch einen strukturierten Prägestempel, ähnlich wie es im Zusammenhang mit den Fig. 9a, b dargestellt wurde, ein entsprechendes Leiterbahnlayout aus einer Kupferheißprägefolie 5 mit ihrer aufgerauten Oberfläche 5a bzw. mit ihrer Klebeschicht 5a ausgestanzt und auf den Folienverbund 100b aufgeprägt werden. Das heißt, eine weitere metallische Schicht 10 bzw. ein weiterer Abschnitt einer metallischen Prägefolie kann unter Anwendung von Kraft und Wärme in die vierte Kunststofffolienschicht 12, die eine niedrigere Schmelztempera- tur als die darunter liegende dritte Kunststofffolienschicht 8 aufweist, eingebracht werden. Die Prägetemperatur, welche von der Aufschmelztemperatur der Polymerschicht 12 abhängig ist, kann beispielsweise 1300C am Heißprägestempel betragen. Die Prägekraft ist wiederum von der Fläche des von dem Prägestempel auf die vierte Kunststofffolienschicht 12 zu übertragende Leiterbahnlayout abhängig. Auch die Leiterbahnstrukturen 10 weisen eine hohe Haftung in der vierten Kunststofffolienschicht 12 auf, welche beispielsweise 1,4 N/mm betragen kann.FIGS. 11a to 11d show a further possibility for producing a flexible circuit substrate. Starting from a flexible circuit substrate 100a with a printed conductor structure 6, the production of which has been explained, for example, in connection with FIG. 9, a further flexible multilayer film 1a is laminated on. In contrast to the exemplary embodiment described in FIG. 10, in this exemplary embodiment the carrier layer 8, that is to say the plastic film layer with the higher melting temperature, points towards the conductor plane 4 or the second plastic film layer 4 of the flexible circuit substrate. In this embodiment, the compression of the flexible multilayer film Ia and the flexible circuit substrate 100 is carried out again with a planar heat stamp, wherein the stamp temperature is for example 17O 0 C and the temperature of a circuit carrier receptacle (not shown in FIG. IIa), in which the flexible circuit substrate 100a is arranged during the hot pressing, a lower temperature of for example 130 0 C has. After pressing, as shown in FIG. 11b, a composite 100b of four plastic film layers 2, 4, 8, 12 is obtained, a metallic layer 6 or a section of a metallic embossing film in the second low-melting plastic film layer 4 located. The multilayer film composite 100b now has, on one of its surfaces, the fourth low-temperature melting plastic film layer 12. In a further step 66, a corresponding printed-circuit layout can now be punched out of a copper hot-stamping foil 5 with its roughened surface 5a or with its adhesive layer 5a and onto the foil composite by a structured embossing die, similar to that shown in connection with FIGS. 9a, b 100b imprinted become. That is, another metallic layer 10 or another portion of a metallic stamping foil can be introduced into the fourth plastic foil layer 12, which has a lower melting temperature than the underlying third plastic foil layer 8, with the application of force and heat. The embossing temperature which is dependent on the melting temperature of the polymer layer 12, may be for example the hot stamper 130 0 C. The stamping force in turn depends on the area of the printed conductor layout to be transferred from the stamping die to the fourth plastic film layer 12. The printed conductor structures 10 also have high adhesion in the fourth plastic film layer 12, which may amount to 1.4 N / mm, for example.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen ist in den Fig. 12a bis 12d schematisch dargestellt. Ausgehend von einem flexiblen Schaltungssubstrat 100a, dessen Herstel- lung, beispielsweise in Zusammenhang mit Fig. 9 erklärt wurde, werden Kontaktlöcher 14 ausgebildet. Dazu werden in der ersten Kunststofffolienschicht 8 und teilweise in der zweiten Kunststofffolienschicht 12 bis zu den Leiterbahnstrukturen 10 Öffnungen in den Kunststoff eingebracht. Diese Öffnungen 14 bzw. Kontaktlöcher reichen also bis zu der in der Kunststofffolienschicht eingebrachten Seite der der metallischen Leiterbahnstruktur 10. Die Kontaktlöcher oder Öffnungen 14 können beispielsweise mittels eines im ultravioletten Spektralbereich emittierenden (UV-) Lasers erzeugt werden, wobei dessen Energieeintrag so gewählt sein kann, dass der Materialabtrag in den Kunststofffolien beim Erreichen der metallischen Leiterbahnstruktur 10 automatisch stoppt. Es findet also kein merklicher Materialabtrag der metallischen Schicht statt. Anschließend können dann in die Öffnungen 14 des flexiblen Schaltungssubstrates 100a bzw. des Folienverbundes beispielsweise mittels eines Dispensers, eine Polymerleitpaste 16 in der Weise eingebracht werden, so dass die Füllung annähernd bündig oder geringfügig überstehend mit der Rückseite des Folienverbundes 100a, also mit der höher schmelzenden Kunststofffolien- schicht 8, abschließt. Die Polymerleitpaste kann anschließend bei einer Temperatur von beispielsweise 1200C für eine Stunde ausgehärtet werden.Another possibility for producing a flexible circuit substrate for electrical circuits is shown schematically in FIGS. 12a to 12d. Starting from a flexible circuit substrate 100a, the production of which has been explained, for example, in connection with FIG. 9, contact holes 14 are formed. For this purpose, openings are introduced into the plastic in the first plastic film layer 8 and partly in the second plastic film layer 12 up to the printed conductor structures 10. Thus, these openings 14 or contact holes extend as far as the side introduced into the plastic film layer of the metallic conductor structure 10. The contact holes or openings 14 can be generated, for example, by means of a (UV) laser emitting in the ultraviolet spectral range, wherein its energy input can be selected in that the material removal in the plastic films automatically stops when the metallic conductor track structure 10 is reached. So there is no significant material removal of the metallic layer instead. Subsequently, in the openings 14 of the flexible circuit substrate 100a or the film composite, for example by means of a dispenser, a Polymerleitpaste 16 are introduced in such a way so that the filling is approximately flush or slightly protruding with the back of the film composite 100a, ie with the higher melting plastic film layer 8, concludes. The Polymerleitpaste can then be cured at a temperature of for example 120 0 C for one hour.
Es ist auch denkbar, dass andere leitfähige Materialien verwendet werden, um das Kontaktloch entsprechend zu füllen. Der so vorbereitete Folienverbund 100a wird dann, wie in Fig. 12c gezeigt, derart mit einem weiteren flexiblen Schaltungssubstrat 100b verpresst 72, dass die mit der Polymerleitpaste gefüllten Öffnungen bzw. Kontaktlöcher 14 auf Teile der Leiterbahnstruktur 6 positioniert werden. Die Verpressung 72 des flexiblen Schaltungssubstrates 100a mit dem flexiblen Schaltungssubstrat 100b erfolgt in diesem Fall mit einem planen Heißprägestempel bei einer Stempeltemperatur von beispielsweise 1700C und einer Temperatur von 1300C, welche eine Aufnahmeeinrichtung für den flexiblen Schaltungsträger 100b (nicht gezeigt in Fig. 12a bis 12d) , aufweist. Man erhält also ein flexibles Schaltungssubstrat 100 mit einer flexiblen Mehrschichtfolie, die vier Kunststofffolienschichten 2,4,8 und 12 aufweist, sowie zwei Metallschichten 6 und 10, die über ein in Kontaktlöcher 14 eingebrachtes leitfähiges Material 16 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Der flexible Schaltungsträger 100 weist also einen Aufbau der Form erstes Dielektrikum/ erste Leiterebene/zweites Dielektrikum/zweite Leiterebene auf, bei dem die einzelnen Leiterebenen mittels Durchkon- taktierungen 14 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.It is also conceivable that other conductive materials are used to fill the contact hole accordingly. The film composite 100a prepared in this way is then, as shown in FIG. 12c, pressed with a further flexible circuit substrate 100b 72 such that the openings or contact holes 14 filled with the polymer conductive paste are positioned on parts of the conductor track structure 6. The compression 72 of the flexible circuit substrate 100a with the flexible circuit substrate 100b takes place in this case with a flat hot stamp at a stamping temperature of for example 170 0 C and a temperature of 130 0 C, which a receiving device for the flexible circuit substrate 100b (not shown in FIG. 12a to 12d). A flexible circuit substrate 100 having a flexible multilayer film comprising four plastic film layers 2, 4, 8 and 12, and two metal layers 6 and 10, which are electrically conductively connected to one another via a conductive material 16 introduced into contact holes 14, is thus obtained. The flexible circuit carrier 100 thus has a structure of the form of the first dielectric / first conductor level / second dielectric / second conductor level, in which the individual conductor levels are connected in an electrically conductive manner by means of through-connections 14.
Das Zusammenfügen der flexiblen Schaltungssubstrate 100a und 100b zu dem flexiblen Schaltungsträgersubstrat 100 erfolgt unter Kraft und Wärme mit einem planen Prägestem- pel, so dass ein Abschnitt einer metallischen Prägefolie 6 in die zweite Kunststofffolienschicht 4 so eingepresst wird, dass diese in die zweite Kunststofffolienschicht 4 eingebettet wird- Das heißt, die Leiterbahnstruktur 6 bzw. die metallische Schicht 6 kann von dem Material der Kunststofffolie 4 vollständig umgeben sein, außer an den Stellen, an denen die Leiterbahnstruktur 6 in elektrischem Kontakt mit dem elektrisch leitfähigen Material 16 steht, über das eine elektrisch leitende Verbindung zu der Leiterbahnstruktur 10 hergestellt wird.The joining of the flexible circuit substrates 100 a and 100 b to the flexible circuit substrate 100 is carried out under force and heat with a flat embossing stamp, so that a portion of a metallic embossing film 6 is pressed into the second plastic film layer 4 so that these embedded in the second plastic film layer 4 That is, the conductor track structure 6 or the metallic layer 6 can be completely surrounded by the material of the plastic film 4, except at the points where the printed conductor structure 6 is in electrical contact with the electrically conductive material 16, via which an electrically conductive connection to the printed conductor structure 10 is produced.
In den Fig. 13a bis 13h ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein flexibles Schaltungssubstrat, nach den jeweils einzelnen Verfahrensschritten zur Herstellung des flexiblen Schaltungssubstrates dargestellt. Ein flexibles Schaltungssubstrat 100a, welches, beispielsweise, wie es im Zusammenhang mit den Fig. 8a, b oder Fig. 9a, b detailliert erläutert wurde, hergestellt wurde, wird mit einer weiteren flexiblen Mehrschichtfolie Ia verschweißt. Das Aufbringen 64 bzw. Verschweißen oder Auflaminieren erfolgt derart, dass die hitzebeständige Trägerschicht 8 zur Leiterebene bzw. der niedrig schmelzenden Kunststoffschicht 4 des flexiblen Schaltungssubstrates 100a hinweist. Die flexible Mehrschichtfolie Ia und das flexible Schaltungssubstrat 100a werden dann, wie in Zusammenhang mit Fig. 11 bereits erläutert wurde, mit einem planen Heißprägestempel derart ver- presst, dass sich, bei einer beispielhaften Stempeltempera- tur von 1700C und einer Temperatur von 1300C, auf die eine Substrataufnahme (nicht gezeigt in Fig. 13a) für einen flexiblen Schaltungsträger gebracht wird, ein Mehrschicht- folienverbund 100b, wie in 13b gezeigt, ergibt. Die Aufnahme für den flexiblen Schaltungsträger kann eine mechanische Einrichtung bzw. Halterung sein, die während des Heißprägens 64 auf eine bestimmte Temperatur, z. B. 1300C, erwärmt wird. Das flexible Schaltungssubstrat 100a kann also auf dieser Schaltungsträgeraufnahmeeinrichtung zum Heißpressen angeordnet sein.In FIGS. 13a to 13h, according to a further exemplary embodiment of the present invention, a flexible circuit substrate is represented after each of the individual method steps for producing the flexible circuit substrate. A flexible circuit substrate 100a, which has been produced, for example, as explained in detail in connection with FIGS. 8a, b or 9a, b, is welded to a further flexible multilayer film 1a. The application 64 or welding or lamination takes place in such a way that the heat-resistant carrier layer 8 points to the conductor level or the low-melting plastic layer 4 of the flexible circuit substrate 100a. The flexible multi-layer film Ia and the flexible circuit substrate 100a are then, as already explained in connection with FIG. 11, in such a manner comparable presses with a planar heat stamp that, in an exemplary Stempeltempera- ture of 170 0 C and a temperature of 130 0 C, to which a substrate holder (not shown in FIG. 13a) for a flexible circuit carrier is brought, results in a multilayer film composite 100b, as shown in FIG. 13b. The receptacle for the flexible circuit carrier may be a mechanical device or holder, which during the hot stamping 64 to a certain temperature, for. B. 130 0 C, is heated. The flexible circuit substrate 100a may thus be arranged on this circuit carrier receiving device for hot pressing.
Wie in Fig. 13b dargestellt, weist der Folienverbund 100b vier Kunststofffolienschichten auf, wobei in der zweiten Kunststofffolienschicht 4 die metallische Schicht 6 voll- ständig eingebettet ist, und wobei die oberste Schicht des Folienverbundes 100b die vierte Kunststofffolienschicht 12 bildet, welche bei einer tieferen Temperatur schmilzt, als die dritte Kunststofffolienschicht 8. In einem weiteren Schritt 68 wird, wie in Fig. 13c dargestellt ist, von der Oberseite des Folienverbundes Öffnungen bzw. Kontaktlöcher 14 in die vierte, dritte und teilweise in die zweite Kunststofffolienschicht eingebracht, so dass durch das Kontaktloch Teile einer Oberfläche 6a der metallischen Schicht bzw. der Leiterbahnstruktur 6 freigelegt werden. Diese Öffnungen 14 können beispielsweise durch einen UV-Laser erzeugt werden, wobei der Energieeintrag wieder so gewählt werden kann, dass der Materialabtrag der Kunststofffolien- schichten 12,8,4 beim Erreichen der Oberfläche 6a der metallischen Leiterbahnstruktur 6 automatisch stoppt. In einem weiteren Schritt 66, kann nun durch einen strukturierten Heißprägestempel, wie in Fig. 13d dargestellt, ein weiteres Leiterbahnlayout aus einer Kupferheißprägefolie 5 ausgestanzt und auf den Folienverbund 100b derart aufge- prägt werden, dass die Öffnungen der Kontaktlöcher 14 in der vierten Kunststofffolienschicht 12 durch eine weitere metallische Schicht 10, wie in Fig. 13e gezeigt, verschlossen werden. Das heißt, der flexible Folienverbund 100c weist in diesem Herstellungsstadium vier Kunststofffolien- schichten auf, sowie zwei Metallisierungsschichten 6 und 10, zwischen denen sich Kontaktlöcher 14 befinden, die in diesem Herstellungsstadium nicht gefüllt sind.As shown in FIG. 13 b, the film composite 100 b has four plastic film layers, wherein in the second plastic film layer 4 the metallic layer 6 is completely filled. is permanently embedded, and wherein the uppermost layer of the film composite 100b forms the fourth plastic film layer 12, which melts at a lower temperature than the third plastic film layer 8. In a further step 68, as shown in Fig. 13c, from the top of Foil composite openings or contact holes 14 in the fourth, third and partially introduced into the second plastic film layer, so exposed through the contact hole parts of a surface 6a of the metallic layer or the conductor track structure 6. These openings 14 can be generated for example by a UV laser, wherein the energy input can be selected again so that the material removal of the plastic film layers 12,8,4 automatically stops when reaching the surface 6a of the metallic interconnect structure 6. In a further step 66, a further printed conductor layout can now be punched out of a copper hot stamping foil 5 by a structured hot stamping die and imprinted on the foil composite 100b such that the openings of the contact holes 14 in the fourth plastic foil layer 12 are stamped be closed by another metallic layer 10, as shown in Fig. 13e. That is, the flexible film composite 100c has four plastic film layers at this stage of manufacture, as well as two metallization layers 6 and 10, between which there are contact holes 14 which are not filled at this stage of manufacture.
Wie in Fig. 13f gezeigt ist, können dann beispielsweise mittels Schweißtechniken wie Widerstandsschweißen die metallischen Schichten bzw. Leiterstrukturen 10 und 6 durch die Bildung einer metallische Verbindung 18 miteinander verbunden werden. Bei dieser Verbindung 18 handelt es sich um eine metallische feste Verbindung zwischen den Leiter- bahnstrukturen 6 und 10, die beispielsweise mit Hilfe vonAs shown in FIG. 13f, for example, by means of welding techniques such as resistance welding, the metallic layers or conductor structures 10 and 6 can be connected to one another by the formation of a metallic connection 18. This connection 18 is a metallic fixed connection between the conductor track structures 6 and 10, which can be made, for example, by means of
Schweißverfahren hergestellt werden kann. Analog zu dem im Zusammenhang mit Fig. 10 beschriebenen Vorgehen, kann dann auf den Folienverbund 100c eine weitere flexible Mehr- schichtfolie Ib so aufgebracht 62 werden, dass die Leiterstruktur 10 vollständig in der vierten Kunststofffolien- schicht 12 eingebettet ist und darüber eine fünfte 24, bei einer höheren Temperatur als die vierte Kunststofffolien- schicht 12 schmelzende Kunststofffolienschicht angeordnet ist. Das Aufbringen 62 kann wieder durch ein Heißprägen mit einem planen Prägestempel erfolgen.Welding process can be made. Analogous to the procedure described in connection with FIG. 10, it is then possible to apply to the film composite 100c another flexible multiple layer film Ib are so applied 62 that the conductor structure 10 is completely embedded in the fourth plastic film layer 12 and above a fifth 24, at a higher temperature than the fourth plastic film layer 12 melting plastic film layer is disposed. The application 62 can be done again by hot stamping with a flat die.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Verfahren zur Herstel- lung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen ist in den Fig. 14a bis 14b dargestellt. Ausgehend von einem flexiblen Schaltungsträger 100, dessen Herstellung im Zusammenhang mit der Beschreibung zu den Fig. IIa bis Hd erläutert wurde, werden zwei metallische Schichten bzw. Leiterbahnstrukturen 6 und 10, elektrisch leitend verbunden. An den Stellen, wo die Leiterbahnstruktur 6 in der ersten Leiterebene 4 und die Leiterbahnstruktur 10 in der zweiten Leiterebene 12 miteinander elektrisch verbunden werden sollen, werden mittels einer geeigneten Vorrichtung metallische Mikrostifte 20, wie z. B. Popnieten, in das flexible Schaltungssubstrat 100 eingedrückt. Konstruktionsbedingt sitzen die Mikrostifte 20 nach ihrem Einpressen unverrückbar fest und stellen die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leiterbahnstrukturen 6 der ersten Leiterebene 4 (isolierende, nieder schmelzende zweite Kunststofffolienschicht) und der Leiterbahnstruktur 10 in der zweiten Leiterebene 12 (vierte isolierende, nieder schmelzende Kunststofffolienschicht) dar.A further exemplary embodiment of the method for producing a flexible circuit substrate for electrical circuits is shown in FIGS. 14a to 14b. Starting from a flexible circuit carrier 100, the production of which has been explained in connection with the description of FIGS. 11a to 11d, two metallic layers or conductor track structures 6 and 10 are electrically conductively connected. At the points where the conductor track structure 6 in the first conductor level 4 and the conductor track structure 10 in the second conductor level 12 are to be electrically connected to each other, metallic micro-pins 20, such. As pop rivets, pressed into the flexible circuit substrate 100. Due to the design, the micro-pins 20 are immovably fixed after being pressed in and constitute the electrically conductive connection between the conductor track structures 6 of the first conductor plane 4 (insulating, low-melting second plastic film layer) and the conductor track structure 10 in the second conductor plane 12 (fourth insulating, low-melting plastic film layer) ,
Bei den metallischen Mikrostiften 20 kann es sich beispielsweise um Nieten handeln oder auch andere Stifte aus einem elektrisch leitfähigem Material, so dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leiterbahnstrukturen 6 und 10 hergestellt werden kann. Das Verfahren zur Her- Stellung eines flexiblen Schaltungssubstrates kann also ein Durchstoßen 78 des flexiblen Schaltungssubstrates aufweisen, so dass elektrisch leitfähige Stifte, mit denen das flexible Schaltungssubstrat durchstoßen wird, ortsfest in ZoThe metallic micro-pins 20 may be, for example, rivets or other pins of an electrically conductive material, so that an electrically conductive connection between the conductor track structures 6 and 10 can be produced. Thus, the method of fabricating a flexible circuit substrate may include piercing 78 the flexible circuit substrate such that electrically conductive pins piercing the flexible circuit substrate are stationary Zo
dem flexiblen Schaltungssubstrat angeordnet sind, wobei durch die elektrisch leitfähigen Stifte 20 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leiterbahnstrukturen 6 und 10 hergestellt werden kann. Die Mikrostifte können bei- spielsweise Köpfe 20a bzw. Verbreiterungen 20b aufweisen, so dass eine ortsfeste Verbindung der elektrisch leitfähigen Stifte mit dem flexiblen Schaltungssubstrat gewährleistet ist.the flexible circuit substrate are arranged, wherein an electrically conductive connection between the conductor track structures 6 and 10 can be produced by the electrically conductive pins 20. The micro-pins can, for example, have heads 20a or extensions 20b, so that a stationary connection of the electrically conductive pins to the flexible circuit substrate is ensured.
Gemäß den obigen Ausführungsbeispielen lassen sich weitere flexible Schaltungssubstrate mit elektrischen Schaltungen herstellen, wenn entsprechend weitere Leiterbahnebenen bzw. Kunststofffolienschichten angefügt werden.According to the above embodiments, further flexible circuit substrates can be produced with electrical circuits, if correspondingly further conductor track planes or plastic film layers are added.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das flexible Schaltungssubstrat so ausgebildet, dass es über Leiterbahnen, die in dem flexiblen Schaltungssubstrat eingebettet sind, elektrische Bauteile, welche im elektrisch leitenden Kontakt zu einer Leiterbahnstruktur des flexiblen Schal- tungssubstrates stehen, elektrisch miteinander verbindet.In another embodiment, the flexible circuit substrate is configured to electrically interconnect electrical components that are in electrical contact with a wiring pattern of the flexible circuit substrate via conductive traces embedded in the flexible circuit substrate.
Wie Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, kann die Erzeugung gedruckter flexibler Schaltungen mittels Heißprägetechnik sehr vielseitig angewendet werden. In einem Ausführungsbeispiel können einseitig flexible Schaltungen mit einer Dielektrikumsebene und einer Leiterebene hergestellt werden. Der Schichtaufbau des flexiblen Schaltungsträgers kann also eine Dielektrikumsebene und eine Leiterebene aufweist. In einem anderen Ausführungsbeispiel zur vorliegenden Erfindung wird eine Leiterebene, die eine metallische Leiterbahnstruktur aufweist, zwischen zwei Dielektrikumslagen eingebettet. Das flexible Schaltungssubstrat weist also in diesem Fall einen Aufbau: erste Die- lektrikumsebene/Leiterebene/zweite Dielektrikumsebene auf. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind beispielsweise nur die Anschlusskontakte zu der Leiterebene in einer der Dielektrikumsebenen ausgespart, so dass eine elektrische Verbindung zu einer externen, nicht in dem flexiblen Schal- tungsträger angeordneten elektrischen Bauteil leicht hergestellt werden kann. Dies kann beispielsweise in der Art und Weise geschehen, dass auf einen Folienverbund, der eine Dielektrikumsebene und eine Leiterebene aufweist, eine weitere vorgeschnittene oder vorgestanzte Dielektrikumslage mit einem unstrukturierten Heißprägestempel unter Hitze und Druck auflaminiert wird.As embodiments of the present invention show, the production of printed flexible circuits by hot stamping technique can be very versatile. In one embodiment, one-way flexible circuits having a dielectric plane and a conductor plane may be fabricated. The layer structure of the flexible circuit carrier can therefore have a dielectric plane and a conductor plane. In another embodiment of the present invention, a conductor plane having a metallic wiring pattern is sandwiched between two dielectric layers. In this case, the flexible circuit substrate thus has a structure: first dielectric plane / conductor plane / second dielectric plane. In a further exemplary embodiment, for example, only the connection contacts to the conductor plane in one of the dielectric layers are recessed, so that an electrical connection to an external, not in the flexible circuit Carrier arranged electrical component can be easily manufactured. This can be done, for example, in such a way that on a film composite, which has a dielectric layer and a conductor plane, another pre-cut or pre-punched dielectric layer is laminated with an unstructured hot stamp under heat and pressure.
In anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist der flexible Schaltungsträger bzw. das flexible Schaltungssubstrat einen Schichtaufbau der Form: erste Dielektrikumsebene/erste Leiterebene/zweite Dielektrikumsebene/zweite Leiterebene auf. Das heißt, in Ausführungsbeispielen zur vorliegenden Erfindung ist auch die Erzeugung flexibler Mehrlagenschaltungsträger gezeigt, wie sie beispielsweise in Form von mehrlagigen Leiterplatten eingesetzt werden können. Die Realisierung dieses Aufbaus kann in der Form erfolgen, dass auf den zuvor beschriebenen Aufbau der Form: erste Dielektrikumsebe- ne/Leiterebene/zweite Dielektrikumsebene eine weitere Metallisierungslage mittels Heißprägetechnik aufgeprägt wird. Wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Leiterebenen, die die Leiterbahnstrukturen aufweisen, benötigt, so kann dies auf verschiedene Weise reali- siert werden. Beispielsweise können die Verbundebene erste Dielektrikumsebene/erste Leiterebene und die Verbundebene zweite Dielektrikumsebene/zweite Leiterebene zunächst separat hergestellt werden. Mittels Lasertechnik kann dann beispielsweise die Verbundebene zweite Dielektrikumsebe- ne/zweite Leiterebene das Dielektrikum an relevanten Stellen bis zur Leiterebene bzw. bis zur Leiterbahnstruktur entfernt werden. Die Öffnungen in der Dielektrikumsebene können dann beispielsweise mit Polymerleitpaste gefüllt werden. Nach Aushärten der Polymerleitpaste werden die Verbünde erste Dielektrikumsebene/erste Leiterebene und zweite Dielektrikumsebene/zweite Leiterebene mit einem unstrukturierten Heißprägestempel unter Hitze und Druck miteinander verpresst. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird gezeigt, dass die erste und zweite Leiterebene eines Vierschichtaufbaus (erstes Dielektrikum/erste Leiterebene/zweites Dielektri- kum/zweite Leiterebene) nach dessen Fertigstellung durch Stifte oder Nieten elektrisch leitend miteinander verbunden werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass feine Kontaktierungsstifte an den Stellen, wo die beiden Leiterebenen bzw. Leiterbahnstrukturen verbunden werden sollen, in den Verbund bzw. in das flexible Schaltungssubstrat eingedrückt werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist gezeigt, dass die Leiterbahnen durch Schweiß- oder Lötverfahren miteinander verbunden werden können. In other embodiments of the present invention, the flexible circuit substrate or flexible circuit substrate has a layer structure of the form: first dielectric plane / first conductor plane / second dielectric plane / second conductor plane. That is, in embodiments of the present invention, the production of flexible multi-layer circuit carriers is shown, as they can be used for example in the form of multilayer printed circuit boards. The implementation of this construction can be effected in such a way that, on the previously described structure of the form: first dielectric plane / conductor plane / second dielectric plane, a further metallization layer is impressed by means of hot stamping technology. If an electrically conductive connection between the two conductor planes, which comprise the printed conductor structures, is required, this can be achieved in various ways. By way of example, the interconnected plane first dielectric plane / first conductor plane and the interconnected plane second dielectric plane / second conductor plane may initially be produced separately. By means of laser technology, it is then possible to remove, for example, the interconnected plane of the second dielectric plane / second conductor plane, the dielectric at relevant points up to the conductor level or up to the interconnect structure. The openings in the dielectric plane can then be filled with polymer conductive paste, for example. After curing of the polymer conductive paste, the first dielectric plane / first conductor plane and second dielectric plane / second conductor plane composites are pressed together with an unstructured hot stamping die under heat and pressure. In another embodiment, it is shown that the first and second conductor level of a four-layer structure (first dielectric / first conductor level / second dielectric / second conductor level) can be electrically connected to one another after its completion by pins or rivets. This can be done, for example, by pressing fine contacting pins into the composite or into the flexible circuit substrate at the locations where the two conductor planes or interconnect structures are to be connected. In another embodiment, it is shown that the conductor tracks can be connected to one another by means of welding or soldering methods.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Flexible Mehrschichtfolie1 flexible multilayer film
Ia eine weitere flexible Mehrschichtfolie Ib eine weitere flexible MehrschichtfolieIa another flexible multilayer film Ib another flexible multilayer film
2 erste Kunststofffolienschicht 4 zweite Kunststofffolienschicht2 first plastic film layer 4 second plastic film layer
4a eine andere zweite Kunststofffolienschicht4a is another second plastic film layer
4b eine andere zweite Kunststofffolienschicht 5 metallische Prägefolie4b another second plastic film layer 5 metallic stamping foil
5a aufgeraute Oberfläche der metallischen Schicht5a roughened surface of the metallic layer
5b andere Oberfläche der metallischen Schicht5b other surface of the metallic layer
6 metallische Schicht bzw. Abschnitt der metallischen Prägefolie oder Leiterbahn βa aufgeraute Oberfläche der metallischen Schicht bzw. des Abschnitts der metallischen Prägefolie6 metallic layer or portion of the metallic stamping foil or conductor βa roughened surface of the metallic layer or the portion of the metallic stamping foil
6b andere Oberfläche der metallischen Schicht bzw. des Abschnitts der metallischen Prägefolie6b other surface of the metallic layer or the portion of the metallic stamping foil
6 dritte Kunststofffolienschicht 10 weitere metallische Schicht bzw. weiterer Abschnitt der metallischen Prägefolie6 third plastic film layer 10 further metallic layer or further portion of the metallic stamping foil
10a aufgeraute Oberfläche der weiteren metallischen Schicht bzw. des weiteren Abschnitts der metallischen Prägefolie 10b andere Oberfläche der weiteren metallischen Schicht bzw. des weiteren Abschnitts der metallischen Prägefolie10a roughened surface of the further metallic layer or the further portion of the metallic stamping foil 10b other surface of the further metallic layer or the further portion of the metallic stamping foil
12 vierte Kunststofffolienschicht12 fourth plastic film layer
14 Kontaktloch 16 elektrisch leitfähiges Material14 contact hole 16 electrically conductive material
18 metallische Verbindung18 metallic connection
20 elektrisch leitfähiger Stift bzw. metallischer Mikrostift20 electrically conductive pin or metallic micro pin
20a, b Verbreiterungen des metallischen Mikrostiftes 24 fünfte Kunststofffolienschicht20a, b widenings of the metallic micro pen 24 fifth plastic film layer
55 Einprägen bzw. Heißprägen55 embossing or hot stamping
60 Prägestempel 62 Aufbringen einer flexiblen Mehrschichtfolie auf ein flexibles Schaltungssubstrat 64 ein weiteres Aufbringen einer flexiblen Mehrschichtfolie auf ein flexibles Schaltungssubstrat60 stamping dies 62 applying a flexible multilayer film to a flexible circuit substrate 64 further applying a flexible multilayer film to a flexible circuit substrate
66 zweites Einprägen bzw. zweites Heißprägen 68 Ausbilden eines Kontaktloches 70 Einbringen eines elektrisch leitfähigen Materials in das Kontaktloch66 second embossing or second hot stamping 68 forming a contact hole 70 introducing an electrically conductive material into the contact hole
72 elektrisches Verbinden der metallischen Schicht und der weiteren metallischen Schicht über ein elektrisch leitendes Material in einem Kontaktloch72 electrically connecting the metallic layer and the further metallic layer via an electrically conductive material in a contact hole
74 metallisches Verbinden der metallischen Schicht und der weiteren metallischen Schicht über ein Kontaktloch74 metallically connecting the metallic layer and the further metallic layer via a contact hole
78 Einbringen eines elektrisch leitfähigen Stiftes in das flexible Schaltungssubstrat78 inserting an electrically conductive pin into the flexible circuit substrate
100 flexibles Schaltungssubstrate 100a ein weiteres flexibles Schaltungssubstrat 100b ein weiteres flexibles Schaltungssubstrat 100c ein weiteres flexibles Schaltungssubstrat 100 flexible circuit substrate 100a another flexible circuit substrate 100b another flexible circuit substrate 100c another flexible circuit substrate

Claims

Patentansprüche claims
1. Ein flexibles Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen, mit folgenden Merkmalen:A flexible circuit substrate (100) for electrical circuits, comprising:
einer flexiblen Mehrschichtfolie (1), die mindestens zwei unterschiedliche Kunststofffolienschichten aufweist, wobei die Schmelztemperatur der ersten Kunststofffolienschicht (2) höher ist, als die Schmelztem- peratur der zweiten Kunststofffolienschicht (4); unda flexible multilayer film (1) having at least two different plastic film layers, wherein the melting temperature of the first plastic film layer (2) is higher than the melting temperature of the second plastic film layer (4); and
einer metallischen Schicht (6), die auf der zweiten tiefer schmelzenden Kunststofffolienschicht (4) angeordnet ist und auf diese durch Heißprägen unter Hitze und Druck aufgebracht ist.a metallic layer (6) disposed on the second lower melting plastic film layer (4) and applied thereto by hot stamping under heat and pressure.
2. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß Anspruch 1 bei dem eine andere Oberfläche (6b) der metallischen Schicht (6) freiliegend, oder nicht in Kontakt mit der zweiten Kunststofffolienschicht (4) ist.The flexible circuit substrate (100) for electric circuits according to claim 1, wherein another surface (6b) of the metallic layer (6) is exposed or not in contact with the second plastic film layer (4).
3. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Oberfläche (6a) der metallischen Schicht (6) eine größere Oberflächenrauhigkeit aufweist, als die anderen Oberflächen (βb) der metallischen Schicht (6) .The flexible circuit substrate (100) for electrical circuits according to any one of the preceding claims, wherein a surface (6a) of the metallic layer (6) has a larger surface roughness than the other surfaces (βb) of the metallic layer (6).
4. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oberfläche (6a) der metallischen Schicht (6) eine mittlere Oberflächenrauhigkeit (gemittelte Rautiefe Rz) größer 5μm aufweist.4. The flexible circuit substrate (100) for electrical circuits according to one of the preceding claims, wherein the surface (6a) of the metallic layer (6) has an average surface roughness (average roughness R z ) greater than 5 microns.
5. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens die Dicke der aufgerauten metalli- sehen Schicht (6a) in der zweiten Kunststofffolien- schicht (4) eingebettet ist.5. The flexible circuit substrate (100) for electrical circuits according to one of the preceding claims, wherein at least the thickness of the roughened metallic see layer (6a) in the second plastic film layer (4) is embedded.
6. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Kunststofffolienschicht (4) dort, wo sie die Oberfläche (6a) der metallischen Schicht (6) berührt, geschmolzen und abgekühlt ist, oder eine höhere Dichte als Teile der zweiten Kunststofffolien- schicht (4), welche nicht in Berührung mit der metallischen Schicht (6) sind aufweist, oder von einem a- morphen in einen teilkristallinen Zustand umgewandelt ist.The flexible circuit substrate (100) for electric circuits according to any one of the preceding claims, wherein the second plastic film layer (4) has melted and cooled where it contacts the surface (6a) of the metallic layer (6), or a higher one Density as parts of the second plastic film layer (4), which are not in contact with the metallic layer (6), or converted from an amorphous to a semi-crystalline state.
7. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die flexible Mehrschichtfolie (1) eine dritte Kunststofffolienschicht (8) aufweist, die so angeordnet ist, dass die zweite Kunststofffolienschicht (4) zwischen der ersten (2) und der dritten (8) Kunststofffolienschicht liegt, wobei die Schmelztemperatur der dritten Kunststofffolienschicht (8) höher ist, als die Schmelztemperatur der zweiten Kunststofffolienschicht (4) , und wobei die metallische Schicht (6) vollständig in der zweiten Kunststofffolienschicht (4) eingebettet ist.The flexible circuit substrate (100) for electrical circuits according to one of the preceding claims, wherein the flexible multilayer film (1) comprises a third plastic film layer (8) arranged such that the second plastic film layer (4) is interposed between the first (2 and the third (8) plastic film layer, wherein the melting temperature of the third plastic film layer (8) is higher than the melting temperature of the second plastic film layer (4), and wherein the metallic layer (6) is completely embedded in the second plastic film layer (4) ,
8. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß Anspruch 7, bei dem die flexible Mehrschichtfolie (1) ferner eine vierte Kunststofffolienschicht (12) aufweist, die so angeordnet ist, dass die dritte Kunststofffolienschicht (8) zwischen der zweiten Kunststofffolienschicht (4) und der vierten Kunststofffolienschicht (12) liegt, wobei die vierte Kunststofffolienschicht (12) eine tiefere Schmelztemperatur aufweist als die dritte Kunststofffolienschicht (8), wobei eine weitere metallische Schicht (10) in der vierten Kunststofffolienschicht (12) ange- ordnet ist und wobei eine Oberfläche (10a) der weiteren metallischen Schicht (10) in Verbindung mit der vierten Kunststofffolienschicht (12) ist.The flexible circuit substrate (100) for electric circuits according to claim 7, wherein the flexible multilayer film (1) further comprises a fourth plastic film layer (12) arranged such that the third plastic film layer (8) is interposed between the second plastic film layer (4 ) and the fourth plastic film layer (12), wherein the fourth plastic film layer (12) has a lower melting temperature than the third plastic film layer (8), wherein a further metallic layer (10) in the fourth plastic film layer (12) attached and wherein one surface (10a) of the further metallic layer (10) is in communication with the fourth plastic film layer (12).
9. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß Anspruch 8, bei dem die metallische Schicht (6) in der zweiten Kunststofffolienschicht (4) und die weitere metallische Schicht (10), welche in der vierten Kunststofffolienschicht (12) angeordnet ist, über ein Kontaktloch (14) , welches in der dritten Kunststofffolienschicht (8) und teilweise in der zweiten (4) und vierten (12) Kunststofffolienschicht ausgebildet ist, und welches ein elektrisch leitfähiges Material (16) aufweist, elektrisch leitend miteinander verbunden sind.The flexible circuit substrate (100) for electric circuits according to claim 8, wherein the metallic layer (6) is disposed in the second plastic film layer (4) and the further metallic layer (10) is disposed in the fourth plastic film layer (12). via a contact hole (14) which is formed in the third plastic film layer (8) and partly in the second (4) and fourth (12) plastic film layers, and which has an electrically conductive material (16), are electrically conductively connected to each other.
10. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß Anspruch 8, bei dem die metallische Schicht (6) in der zweiten Kunststofffolienschicht (4) und die weitere metallische Schicht (10), welche in der vierten Kunststofffolienschicht (12) angeordnet ist, über eine metallische Verbindung (18) in einem Kontaktloch (14), welches in der dritten Kunststofffolienschicht (8) und teilweise in der zweiten (4) und vierten Kunststofffolienschicht (12) ausgebildet ist, metallisch fest, elektrisch leitend verbunden sind.The flexible circuit substrate (100) for electrical circuits according to claim 8, wherein the metallic layer (6) is disposed in the second plastic film layer (4) and the further metal layer (10) is disposed in the fourth plastic film layer (12). via a metallic connection (18) in a contact hole (14), which in the third plastic film layer (8) and partially in the second (4) and fourth plastic film layer (12) is formed, metallic solid, electrically conductively connected.
11. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß Anspruch 10, bei dem die metallische Verbindung (18) geschweißt oder gelötet ist.11. The flexible circuit substrate (100) for electrical circuits according to claim 10, wherein the metallic connection (18) is welded or soldered.
12. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem die flexible Mehrschichtfolie (1) eine fünfte Kunststofffolienschicht (24) aufweist, die so angeordnet ist, dass die vierte Kunststofffolienschicht (12) zwischen der dritten Kunststofffolienschicht (8) und der fünften Kunststofffolienschicht (24) liegt, wobei JOThe flexible circuit substrate (100) for electrical circuits according to any one of claims 8 to 11, wherein the flexible multilayer film (1) comprises a fifth plastic film layer (24) arranged such that the fourth plastic film layer (12) is interposed between the third Plastic film layer (8) and the fifth plastic film layer (24), wherein JO
die Schmelztemperatur der fünften Kunststofffolien- schicht (24) höher ist, als die Schmelztemperatur der vierten Kunststofffolienschicht (12), und wobei die weitere metallische Schicht (10) vollständig in der vierten Kunststofffolienschicht (12) eingebettet ist.the melting temperature of the fifth plastic film layer (24) is higher than the melting temperature of the fourth plastic film layer (12), and wherein the further metallic layer (10) is completely embedded in the fourth plastic film layer (12).
13. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß Anspruch 8, bei dem die metallische Schicht (6) und die weitere metallische Schicht (10) durch einen elektrisch leitfähigen Stift (20) , welcher die flexible Mehrschichtfolie (1), die metallische Schicht (6) und die weitere metallische Schicht (10) durchdringt, elektrisch leitend verbunden sind.13. The flexible circuit substrate (100) for electrical circuits according to claim 8, wherein the metallic layer (6) and the further metallic layer (10) by an electrically conductive pin (20), which the flexible multilayer film (1), the metallic Layer (6) and the further metallic layer (10) penetrates, are electrically conductively connected.
14. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß Anspruch 13, bei dem der elektrisch leitfähige Stift eine metallische Niete oder ein metallischer Mikrostift ist.14. The flexible circuit substrate (100) for electrical circuits according to claim 13, wherein the electrically conductive pin is a metallic rivet or a metallic micro-pin.
15. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die metallische Schicht eine Leiterbahn ist.15. The flexible circuit substrate (100) for electrical circuits according to one of the preceding claims, wherein the metallic layer is a conductor track.
16. Das flexible Schaltungssubstrat (100) für elektrische Schaltungen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein elektrisches Schaltungselement aufweist, das mit der metallischen Schicht elektrisch verbunden ist.16. The flexible circuit substrate (100) for electrical circuits according to one of the preceding claims, comprising an electrical circuit element, which is electrically connected to the metallic layer.
17. Ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schal- tungssubstrates für elektrische Schaltungen, mit folgenden Schritten:17. A method of manufacturing a flexible circuit substrate for electrical circuits, comprising the steps of:
Einprägen (55) eines Abschnittes (6) einer metallischen Prägefolie (5) in eine zweite Kunststofffolien- schicht (4) einer flexiblen Mehrschichtfolie (1), die zwei unterschiedliche Kunststofffolienschichten aufweist, wobei die Schmelztemperatur der zweiten Kunststofffolienschicht (4) tiefer ist als die Schmelztem- ^Embossing (55) a section (6) of a metallic embossing film (5) in a second plastic film layer (4) of a flexible multilayer film (1) having two different plastic film layers, wherein the melting temperature of the second plastic film layer (4) is lower than that Schmelztem- ^
peratur einer ersten Kunststofffolienschicht (2) , unter Anwendung von Kraft und Wärme auf den Abschnitt (6), so dass mindestens eine Oberfläche (6a) des Abschnitts (6) der metallischen Prägefolie (5) in Ver- bindung mit der zweiten Kunststofffolienschicht (4) ist; und wobei der Schritt des Einprägens (55) ein Aufdrücken eine Prägestempels (60), dessen Prägeform einer Form des Abschnitts (6) entspricht, auf die metallische Prägefolie (5) umfasst, wodurch ein Ausstan- zendes Abschnitts (6) aus der metallischen Prägefolie (5) durchgeführt wird.by applying force and heat to the portion (6) so that at least one surface (6a) of the portion (6) of the metallic stamping foil (5) in conjunction with the second plastic film layer (4 ); and wherein the step of embossing (55) comprises pressing an embossing punch (60) whose embossing shape corresponds to a shape of the portion (6) onto the metallic embossing film (5), thereby embossing the portion (6) of the metallic embossing film (5).
18. Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß An- spruch 17, bei dem das Einprägen (55) so durchgeführt wird, dass zumindest ein Abschnitt (6) einer metallischen Prägefolie (5) eine größere Oberflächenrauhigkeit aufweist, so dass der Abschnitt (6) einer metallischen Prägefolie (5) mit der größeren Oberflächen- rauhigkeit in Verbindung mit der zweiten Kunststofffolienschicht (4) ist, während die anderen Oberflächen des Abschnitts (6) nicht in Kontakt mit der zweiten Kunststofffolienschicht (4) sind.18. The method for manufacturing a flexible circuit substrate for electric circuits according to claim 17, wherein the embossing is performed such that at least a portion of a metallic embossing foil has a larger surface roughness, so that the Section (6) of a metallic embossing foil (5) with the greater surface roughness in connection with the second plastic film layer (4), while the other surfaces of the section (6) are not in contact with the second plastic film layer (4).
19. Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß einem der Ansprüche 17 bis 18, bei dem das Einprägen (55) als ein Heißprägen durchgeführt wird.The method of manufacturing a flexible circuit substrate for electric circuits according to any one of claims 17 to 18, wherein the embossing (55) is performed as a hot stamping.
20. Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem das Einprägen (55) so durchgeführt wird, dass der Prägestempel (60) und/oder die metallische Prägefolie (5) eine Tempera- tur aufweisen, die kleiner als die Schmelztemperatur der ersten Kunststofffolienschicht (2) ist und die größer ist als die Schmelztemperatur der zweiten Kunststofffolienschicht (4) . 20. The method for manufacturing a flexible circuit substrate for electrical circuits according to one of claims 17 to 19, wherein the embossing (55) is performed so that the die (60) and / or the metallic stamping foil (5) a temperature which is smaller than the melting temperature of the first plastic film layer (2) and which is larger than the melting temperature of the second plastic film layer (4).
21. Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, das ferner ein Aufbringen (62) einer weiteren flexiblen Mehrschichtfolie, die zwei unterschiedliche Kunststofffolienschichten aufweist, wobei die Schmelztemperatur einer zweiten Kunststofffolienschicht (4b) tiefer ist als die Schmelztemperatur einer ersten Kunststofffolienschicht (8) , auf eine zweite Kunststofffolienschicht (4a) mit der tieferen Schmelztemperatur des flexiblen Schaltungssubstrates (100a) unter Anwendung von Kraft und Wärme eines planen Prägestempels aufweist, wobei das Aufbringen 62 so durchgeführt wird, dass eine gemein- same Kunststofffolienschicht (4) mit einer tieferen Schmelztemperatur in dem Verbund aus der weiteren Mehrschichtfolie (Ia) und des flexiblen Schaltungssubstrates (100a) gebildet wird, die zwischen der ersten Kunststofffolienschicht (2) des flexiblen Schaltungs- Substrates und der ersten Kunststofffolienschicht (8) der weiteren flexiblen Mehrschichtfolie (Ia) angeordnet ist, und wobei ein Abschnitt (6) einer metallischen Prägefolie (5) in der gemeinsamen Kunststofffolienschicht (4) mit der tieferen Schmelztemperatur eingebettet wird.21. The method of manufacturing a flexible circuit substrate for electric circuits according to claim 17, further comprising applying another flexible multilayer film comprising another two plastic film layers, wherein the melting temperature of a second plastic film layer is lower than the melting temperature of a first plastic film layer (8), on a second plastic film layer (4a) with the lower melting temperature of the flexible circuit substrate (100a) using force and heat of a planned die, wherein the application 62 is performed so that a common A plastic film layer (4) having a lower melting temperature is formed in the composite of the further multilayer film (Ia) and the flexible circuit substrate (100a) interposed between the first plastic film layer (2) of the flexible circuit substrate and the first plastic film t (8) of the further flexible multilayer film (Ia), and wherein a portion (6) of a metallic stamping foil (5) is embedded in the common plastic film layer (4) having the lower melting temperature.
22. Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß Anspruch 17, das ferner ein Aufbringen (64) einer weite- ren flexiblen Mehrschichtfolie (Ia) aufweist, die zwei unterschiedliche Kunststofffolienschichten aufweist, wobei die Schmelztemperatur einer zweiten Kunststofffolienschicht (12) tiefer ist, als die Schmelztemperatur einer ersten Kunststofffolienschicht (8), auf eine zweite Kunststofffolienschicht (4) mit der höheren Schmelztemperatur des flexiblen Schaltungssubstrates (100a) unter Anwendung von Kraft und Wärme eines planen Prägestempels aufweist, wobei das Aufbringen (64) so durchgeführt wird, dass ein Abschnitt (6) einer metallischen Prägefolie (5) in der zweiten Kunststofffolienschicht (4) mit der tieferen Schmelztemperatur des flexiblen Schaltungssubstrates (100a) eingebettet wird, und das ferner ein weiteres Einprägen (66) eines weiteren Abschnitts (10) einer metallischen Prägefolie (5) in die vierte Kunststofffolienschicht (12) mit der tieferen Schmelztemperatur unter Anwendung von Kraft und Wärme auf den Abschnitt (10) aufweist.22. The method for manufacturing a flexible circuit substrate for electrical circuits according to claim 17, further comprising applying (64) another flexible multilayer film (Ia) having two different plastic film layers, the melting temperature of a second plastic film layer (12) deeper is, as the melting temperature of a first plastic film layer (8), on a second plastic film layer (4) having the higher melting temperature of the flexible circuit substrate (100a) using force and heat of a planned die, the application (64) is performed so that a portion (6) of a metallic stamping foil (5) in the second plastic film layer (4) with the lower melting temperature of the flexible circuit substrate (100a) is embedded, and further a further impressing (66) of another portion (10 ) of a metallic stamping foil (5) into the fourth plastic film layer (12) having the lower melting temperature by application of force and heat to the portion (10).
23. Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, das ferner ein Ausbilden (68) eines Kontaktloches in einem flexiblen Schal- tungssubstrat (100a) aufweist, das so durchgeführt wird, dass Teile der ersten Kunststofffolienschicht (8) und Teile der zweiten Kunststofffolienschicht (12) entfernt werden, so dass durch das Kontaktloch zumindest Teile einer Oberfläche des Abschnitts (10a) der metallischen Prägefolie (5) freigelegt werden;23. The method of manufacturing a flexible circuit substrate for electric circuits according to claim 17, further comprising forming (68) a contact hole in a flexible circuit substrate (100a) performed such that parts of the first plastic film layer (8) and parts of the second plastic film layer (12) are removed so that at least parts of a surface of the portion (10a) of the metallic stamping foil (5) are exposed through the contact hole;
das ferner ein Füllen (70) des Kontaktloches (14) mit einem elektrisch leitfähigen Material (16) aufweist, so dass das elektrisch leitfähige Material elektrisch leitend mit dem Abschnitt (10) der metallischen Prägefolie (5) verbunden ist; undfurther comprising filling (70) the contact hole (14) with an electrically conductive material (16) such that the electrically conductive material is electrically conductively connected to the portion (10) of the metallic embossing film (5); and
das ferner ein Verbinden (72) des flexiblen Schaltungssubstrates (100a) mit einem anderen flexiblen Schaltungssubstrat (100b) aufweist, wobei das Kontaktloch (14) mit dem elektrisch leitfähigen Material (16) unter Anwendung einer Kraft und Wärme eines planen Prägestempels in Kontakt mit dem Abschnitt (6) der metallischen Prägefolie des anderen flexiblen Schal- tungssubstrates (100b) gebracht wird, so dass der Abschnitt (10) des flexiblen Schaltungssubstrates (100a) mit dem Abschnitt (6) des anderen flexiblen Schaltungssubstrates (100b) leitend verbunden sind. further comprising bonding (72) the flexible circuit substrate (100a) to another flexible circuit substrate (100b), the contact hole (14) being in contact with the electrically conductive material (16) using force and heat of a planer die Section (6) of the metallic stamping foil of the other flexible circuit substrate (100b) is brought so that the portion (10) of the flexible circuit substrate (100a) with the portion (6) of the other flexible circuit substrate (100b) are conductively connected.
24. Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß Anspruch 22, das ferner vor dem weiteren Einprägen (66) ein Ausbilden (68) eines Kontaktloches (14) aufweist, das so durchgeführt wird, dass Teile der ersten (8) und zweiten (12) Kunststofffolienschicht der anderen flexiblen Mehrschichtfolie (Ia) und Teile der zweiten Kunststofffolienschicht des flexiblen Schaltungssub- strates (100a) entfernt werden, so dass das Kontaktloch (14) zumindest Teile einer Oberfläche des Abschnitts (6a) der metallischen Prägefolie (5) in dem flexiblen Schaltungssubstrat (100b) freilegt;24. The method for manufacturing a flexible circuit substrate for electrical circuits according to claim 22, further comprising prior to further embossing (66) forming (68) a contact hole (14) which is performed so that parts of the first (8) and second (12) plastic film layer of the other flexible multilayer film (1a) and parts of the second plastic film layer of the flexible circuit substrate (100a) are removed so that the contact hole (14) at least parts of a surface of the portion (6a) of the metallic stamping film (5) in the flexible circuit substrate (100b);
bei dem das weitere Einprägen (66) so durchgeführt wird, dass die Öffnung des Kontaktloches (14) in der zweiten Kunststofffolienschicht (12) mit der tieferen Schmelztemperatur der weiteren flexiblen Mehrschichtfolie (Ia) , mit dem weiteren Abschnitt (10) der znetal- lischen Prägefolie (5) bedeckt ist;in which the further embossing (66) is carried out so that the opening of the contact hole (14) in the second plastic film layer (12) with the lower melting temperature of the further flexible multilayer film (Ia), with the other section (10) of the znetal- Embossing foil (5) is covered;
das ferner ein festes metallisches Verbinden (74) des Abschnitts (6) der metallischen Prägefolie (5) und des weiteren Abschnitts (10) der metallischen Prägefolie (5) über das Kontaktloch (14) durchgeführt wird;further comprising solid metallic bonding (74) of the portion (6) of the metallic stamping foil (5) and the further portion (10) of the metallic stamping foil (5) via the contact hole (14);
das ferner ein Aufbringen (62) einer weiteren Mehrschichtfolie (Ib), die zwei unterschiedliche Kunststofffolienschichten aufweist, wobei die Schmelztempe- ratur der zweiten Kunststofffolienschicht (12b) tiefer ist als die Schmelztemperatur der ersten Kunststofffolienschicht (24), aufweist, das so durchgeführt wird, dass die zweite Kunststofffolienschicht (12b) auf die Kunststofffolienschicht (12) mit der tieferen Schmelz- temperatur, die den weiteren Abschnitt (10) der metallischen Prägefolie (5) aufweist, unter Anwendung von Kraft und Wärme eines planen Prägestempels aufgebracht wird, und so eine gemeinsame Kunststofffolienschicht (12) entsteht, in der der weitere Abschnitt (10) der metallischen Prägefolie (5) eingebettet ist.further comprising applying (62) another multilayer film (Ib) having two different plastic film layers, the melting temperature of the second plastic film layer (12b) being lower than the melting temperature of the first plastic film layer (24) thus performed, in that the second plastic film layer (12b) is applied to the lower melting-temperature plastic film layer (12) having the further portion (10) of the metallic embossing film (5) by application of force and heat of a planar die, and so on common plastic film layer (12) is formed, in which the further portion (10) of the metallic stamping foil (5) is embedded.
25. Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schal- tungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß Anspruch 24, bei dem das feste metallische Verbinden (74) als Schweißen oder Löten durchgeführt wird.25. The method of manufacturing a flexible circuit substrate for electric circuits according to claim 24, wherein said solid metal bonding (74) is performed as welding or soldering.
26. Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schal- tungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß einem der Ansprüche 23 oder 24, bei dem das Ausbilden (68) des Kontaktloches (14) mit Hilfe eines Lasers so durchgeführt wird, dass ein Materialabtrag der Kunststofffolienschichten bei Erreichen des Abschnitts (6) der metallischen Prägefolie (5) gestoppt wird.26. The method for producing a flexible circuit substrate for electrical circuits according to claim 23, wherein the forming of the contact hole by means of a laser is carried out in such a way that a removal of the material of the plastic film layers is achieved Section (6) of the metallic stamping foil (5) is stopped.
27. Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß Anspruch 20, bei dem ferner ein Durchdringen (78) des flexiblen Schaltungssubstrates mit einem Stift aus einem leitfähigen Material (20) so durchgeführt wird, dass der Abschnitt (6) und der Abschnitt (10) einer metallischen Prägefolie (5) über den Stift (20) aus dem leitfähigen Material elektrisch leitend verbunden sind.27. The method of making a flexible circuit substrate for electrical circuits of claim 20, further comprising: penetrating (78) the flexible circuit substrate with a stylus of conductive material (20) such that the portion (6) and portion (10) of a metallic stamping foil (5) via the pin (20) are electrically conductively connected from the conductive material.
28. Das Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Schaltungssubstrates für elektrische Schaltungen gemäß einem der Ansprüche 17 bis 27, bei dem das Einprägen (66, 68) so durchgeführt wird, dass eine Oberfläche des Abschnitts (6, 10) einer metallischen Prägefolie (5) , die eine höhere Oberflächenrauhigkeit aufweist als eine andere Oberfläche des Abschnitts (6, 10) , unter Anwendung einer Kraft und Wärme so in eine Kunst- Stofffolienschicht, deren Schmelztemperatur tiefer als die Schmelztemperatur der benachbarten Kunststofffolienschichten ist, eingeprägt wird, dass die Kunststofffolienschicht dort, wo sie die Oberfläche des Ab- Schnittes einer metallischen Prägefolie, die eine höhere Rauhigkeit aufweist, berührt angeschmolzen und dort nach dem Einprägen einen innigen Kontakt der O- berfläche des Abschnitts der metallischen Prägefolie mit der höheren Oberflächenrauhigkeit, mit der Kunststofffolienschicht aufweist. 28. The method of manufacturing a flexible circuit substrate for electric circuits according to any one of claims 17 to 27, wherein the embossing (66, 68) is performed so that a surface of the portion (6, 10) of a metallic embossing film (5), which has a higher surface roughness than another surface of the portion (6, 10), by applying a force and heat so into a plastic film whose melting temperature is lower than the melting temperature of the adjacent plastic film layers is impressed that the plastic film layer where they are the surface of the Section of a metallic stamping foil, which has a higher roughness, touched molten and there after stamping an intimate contact of the O- berfläche of the portion of the metallic stamping foil with the higher surface roughness, having the plastic film layer.
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